某矿山分层抽水试验止水器的制作及改进探讨

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摘要：某铁矿山进行水文地质调查，为了获得不同含水层的水文地质参水，需要进行分层抽水试验。在工作过程中，制作并改进了三种止水器，针对不同口径及岩性的岩层成功进行了止水并进行了抽水试验，取得了成功。

关键词：分层抽水试验，止水器

中图分类号：C35 文献标识码： A

Abstract：the Stratified pumping test is needed for getting the hydrogeological parameter of the different aquifer in the hydrogeologic survey of some iron deposit。We made and improved three kinds of sealing devices for the different calibers and lithology of different wells，and all of them were successfully implied into the different tests。

Key words：Stratified pumping test，sealing devices

1、 概述

某铁矿含矿层位黑云变粒岩，上覆岩层中有两层灰岩含水层。在矿区范围内，有规模不同的断裂通过，造成局部含水层被破坏，可能在开采过程中造成突漏水事故或者其他安全问题。为查明矿区范围内含矿岩层及上覆岩层的各含水层、隔水层的水文地质参数及含水情况，以及断裂对水力联系的影响，施工多个水文地质钻孔，并进行分层抽水试验。

目前为止，国内采用的分层抽水试验方式主要有分层单独施工钻孔、分阶段钻井和气囊止水等方法，并没有一种行之有效、并能多次利用的简易止水器。在抽水试验过程中，制作一种简便经济易行的分层止水器非常重要。

2、 装置的制作

分层止水器主要针对基岩水井，需要的材料比较简单，止水工艺简便易行，且为暂时性止水。隔水部位可以通过资料或者钻探岩心来确定。

2.1卡式止水器

施工SW03水文地质钻孔，钻至80m时，应做40-80m含水层的抽水试验，需要对40m上下进行隔水。由于5-80m为基岩，并在钻探过程中根据资料和岩性在40m处进行了变径，有325mm口径变为277mm口径，基于此种情况，制作以下止水器。

制作材料主要有：粘土，钢管（与井壁口径相符），白布，法兰盘。

如图1所示，抽取变径位置以下含水层水，止水器下到变径位置，下面的活动法兰盘卡在变径位置的基岩台阶上，钢管则连接到井口，在压力的作用下上、下法兰盘之间的粘土压缩膨胀，在井中形成一个隔水层，阻止上、下层水混合。钢管上的粘土周围包裹白布，在压力的作用下粘土压缩与井壁接触，这样粘土在下管的过程中不会散落，也能造成一个密闭不透水的环境。

止水器下置完成后，静置一段时间后，一般为2-3小时，则可以验证止水效果。在钢管内抽水，若在一定时间内钢管内的水位持续下降而钢管外的水位基本保持不变，则证明止水器起作用。在实际操作中，管内水位下降10m左右而管外水位则只有1-2cm的波动。并且连续做三次降深止水器依然保持良好。

实验结束后，则将钢管提出井外即可继续进行水井的钻进。

2.2 活动式止水器

在SW03继续钻进的过程中，钻进至150m未变径，需要抽取120-150m含水层水。则可以制作以下活动式止水器。如图3。

与卡式止水器不同的是，活动式止水器的活动部分为下面的细钢管。细钢管与钢管之间为阻隔所相连，细钢管阻隔向外伸展，钢管阻隔向内伸展。这样就使得下面的钢管不能脱落也能自由活动。下置的过程为先下钻杆，到止水部位则下置止水器，将粘土部位置于所需隔水位置，然后依次焊接钢管，直至井口。然后施压，让粘土膨胀，充斥于隔水位置，形成人为的隔水层。

下管完成后，进行了试验验证。抽取管内水，水位降深8m左右，而管外水位则基本保持不变，持续2个小时，证明止水器止水效果良好。

然后进行抽水试验，进行三次降深试验，其中不间断观测管外水位，水位基本保持稳定，成功完成抽水试验。

3、 装置的改进

在施工SW01钻孔的过程中，需要抽取140-200m之间含矿层水。钻探过程中在140m已经进行了边变径处理。但是由于管材的限制，需要在止水器上面连接钻杆，然后在合适的位置连接钢管，钢管长度为50m，即抽水泵可以下置50m进行抽水试验。止水器的制作同卡式止水器基本一致。

止水器下置完成后，依旧是试验验证止水效果，待合格后方能进行抽水试验。

4、 制作及改进过程中的技术难点

（1）试验过程中止水器可能由于压缩不够造成粘土膨胀不充分，需要加大压力但是不能使得法兰盘脱落。

（2）粘土圆柱体大小不能超出法兰盘圆柱体的大小，这样在下管过程中才能顺利。

（3）粘土外所包裹的白布需要有一定韧性又能有一定的透水性，不能太密。

（4）焊接时一定要保证不能漏水。

5、 结语

实际应用表明，制作并改进的止水器简便易行，效果比较明显，且可以重复利用，具有较大的推广价值。

该装置适用于基岩水井分层抽水试验中，止水器可以重复利用，其他器材可以随时准备，操作简单且经济方便。而且可以根据不同的情况随时改进，具有较广的适用性。

参考文献：

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