摘要：抽水試驗是煤炭資源水文地質勘查的重要手段，止水可靠性直接關系到抽水試驗的效果及成敗，本文結合海拉爾盆地含煤地層的特點，探究適合其地層特征的止水方法。
　　關鍵詞：抽水試驗，止水方法，海拉爾，軟巖
　　1前言
　　抽水試驗是煤炭資源地質勘查的重要手段，其目的是研究含水層重要水文地質特征，取得含水層水文地質參數，評價含水層的富水性，并為預計礦井涌水量與對地下水綜合利用的評價提供資料［1］。止水是抽水試驗的一個重要環節，止水的目的是為了隔離鉆孔所貫穿的透水層或漏水帶，封閉有害的和不用的含水層，進行分層觀察和抽水試驗，取得不同含水層（組）的水文地質資料［2］。止水效果如何，直接關系到抽水試驗的質量和觀測(地下水動態—水位、水量、水溫、水質)資料的準確性，直接影響著煤炭資源地質勘查的經濟效益。止水方法選擇的恰當與否，決定了止水效果的可靠性，因此根據不同的巖層特征選擇適合的止水方法就顯得尤為重要了。
　　2常用止水方法
　　水文地質鉆探經過盡幾十年的生產實踐，積累了豐富的止水方面的經驗，止水方法多種多樣，分類劃分的依據也不盡相同。根據止水材料可分為：海帶止水、粘土止水、桐油止水、瀝青止水及橡膠止水等；根據止水器的不同可分為：支撐管式止水器、提拉壓縮式止水器、膠囊止水器及托盤止水器等；根據水文鉆孔止水位置的孔徑可分為：同徑止水和異徑止水。每種止水方法的止水原理不盡相同，都有自己的優缺點及適應條件，應根據實際情況合理選擇。
　　3海拉爾盆地賦煤地層特征
　　海拉爾盆地為海西褶皺基底上發育的晚中生代—古近紀斷-坳陷盆地，控制盆地的邊界斷裂主要為北東向和北北東向，形成于早白堊世，之后經受了多期反轉。盆地的沉積地層從下往上依次為：下侏羅統的布達特群、東宮組；上侏羅統的興安嶺群；下白堊統的銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組和伊敏組；上白堊統的青元崗組及上新統的呼查山組。煤層主要發育在南屯組上段、大磨拐河組上段和伊敏組中，伊敏組煤層的埋深大多不超過1000m，鏡質體反射率<0.5%，位于褐煤階段；大磨拐河組上段煤層埋深大多在1500m以內，鏡質體反射率為0.35%～0.7%，為褐煤～氣煤；南上段煤層埋深1000～2400m，鏡質體反射率介于0.8%～1.5%之間，為氣煤～焦煤。可以看出，伊敏組和絕大部分大磨拐河組上段煤在可商業性開發的深度范圍內［3］。
　　因此伊敏組和大磨拐河組地層為海拉爾盆地煤炭資源地質勘查的主要目的層。伊敏組地層由灰白色泥巖、粉砂巖、砂巖、炭質泥巖組成，夾礫巖、砂礫巖，含多層煤，為湖沼相沉積。大磨拐河組地層由砂礫巖、砂泥巖及煤層組成，下部以礫巖、砂礫巖為主，夾泥巖、薄層粉砂巖及灰白色凝灰質粗砂巖；中部為灰白或灰黃色礫巖、砂巖、泥巖及煤層；上部為黃灰色凝灰質粗砂巖、砂巖、泥巖互層夾煤線。該組上部以一厚層泥巖為界與上覆伊敏組分開。統計分析盆地內多個勘查區的煤層頂底板物理力學性質，其抗壓強度一般小于15MPa，巖石物理力學性質比較差，主要為軟—極軟巖類巖石。
　　伊敏組及大磨拐河組中煤層的直接充水含水層為煤層及煤層頂底板砂巖、砂礫巖含水層，煤炭資源地質勘查要研究這些含水層的水文地質特征，并通過抽水試驗取得含水層水文地質參數，評價含水層的富水性，并預計礦井涌水量。抽水試驗的止水層位一般為伊敏組和大磨拐河組中的泥巖及粉砂巖，通過上面敘述可知，止水層位均為層狀軟巖。
　　4止水方法的選擇
　　由于該地區的巖性較松軟，膠結程度較差，不能進行裸孔巖層抽水試驗，需下井壁管，而該區泥巖局部有縮徑情況，這就需要增大井壁管與鉆孔之間的間隙來保證井壁管的順利下放，因此井壁管與孔壁的間隙較大，這就給止水帶來了困難，同徑止水的可靠性將會大大的降低。
　　內蒙古煤炭地質局231勘探隊多年來在海拉爾地區從事煤田水文地質勘查工作，總結多年的經驗，探索出一套適合本地區地層特征且行之有效的止水方法，即異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水法。
　　止水器結構間右圖：
　　止水器由井壁管、固定上盤、滑動托盤及防滑鋼箍等幾部分組成。在止水器固定上盤與滑動托盤之間的井壁管上用微濕的海帶纏繞幾層，然后將粘泥搓成雞蛋粗細的長條將海帶包裹起來，外面用細鐵絲攏緊固定。
　　在水文地質鉆孔的止水位置處鉆孔變徑，止水位置以上孔徑較大，止水位置以下孔徑較小，即在止水位置處孔內出現一變徑臺階。
　　止水器的工作原理：當止水器下到鉆孔變徑臺階處，滑動托盤卡到臺階上不能繼續下降，井壁管在自身重力的帶動下繼續下降，造成滑動托盤沿井壁管上升擠壓其與固定上盤之間的海帶和粘泥，使他們向四周膨脹延伸，將止水器與孔壁之間的環狀孔隙擠密充滿，這期間內層海帶遇水將繼續膨脹使封閉效果得到進一步鞏固，達到隔離上下含水層的目的。
　　這種止水方法的優點：一方面制作簡單，易于操作施工；另一方面能夠較好的克服軟巖給止水帶來的不利影響，使止水效果得到可靠的保證。
　　5實例分析
　　海拉爾盆地中的某煤田含煤地層為白堊下統伊敏組，煤層總厚1.38～47.90m，平均19.28m。主要可采煤層從上之下分別為：1-4號煤層，煤層頂底板以泥巖、粉砂巖為主，次為灰白色細粒砂巖及炭質泥巖，可采面積102.61km2，為全區大部分可采煤層，埋深178.32～611.58m，平均364.12m，可采厚度1.57～5.88m，平均3.95m；2-1號煤層，煤層頂底板以泥巖、粉砂巖為主，次為灰白色細粒砂巖及中粒砂巖，可采面積334.74km2，為全區大部分可采煤層，埋深128.57～719.08m，平均369.72m，可采厚度1.70～13.80m，平均6.08m；2-3號煤層，煤層頂底板以泥巖、粉砂巖為主，次為炭質泥巖及灰白色細粒砂巖，可采面積381.93km2，為全區大部分可采煤層，埋深122.52～841.39m，平均428.67m，可采厚度1.51～14.28m，平均6.54m。
　　為了進一步查明煤田主要可采煤層的水文地質條件，在三個主采煤層中分別布置一個水文地質鉆孔進行抽水試驗。三個水文地質鉆孔編號分別為S4、S2及S3，抽水段管徑為114mm，上部120m泵室管徑為168mm，鉆孔止水位置以上孔徑為280mm，止水位置以下孔徑為160mm，止水位置均在厚層軟泥巖中。止水方法采用異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水，止水器規格為固定上盤外徑為220mm，滑動托盤外徑為200mm，井壁管直徑同抽水段為114mm，內纏3層海帶，外面用粘泥條裹住，粘泥條厚度不得超過滑動托盤外徑。
　　成井過程中，滑動托盤卡到鉆孔變徑處后，井壁管下沉量分別為（S4）0.80m、（S2）0.95m、（S3）1.20m，均達到較好的擠壓止水效果。在洗孔及抽水試驗過程中，通過觀測井壁管內外水位差法及井壁管外放入熒光紅的方法進行止水效果檢查，經檢查止水效果可靠，其中S4水位差法檢查結果如下表：
　　S4號抽水試驗孔封閉止水檢查表
　

　6結論
　　（1）海拉爾盆地蘊含豐富的煤炭資源，其主要含煤地層為白堊系下統伊敏組及大磨拐河組，頂底板均為層狀軟巖。
　　（2）理論分析可知，異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水法是適合海拉爾盆地巖性特征，制作簡單，施工便捷，且行之有效的止水方法。
　　（3）實例進一步證明異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水法對海拉爾盆地地層的實用性，在今后這一地區的煤炭水文地質勘查中值得推廣使用。
　　參考文獻
　　［1］ 中華人民共和國煤炭工業部.煤炭資源地質勘探抽水試驗規程［M］.北京：煤炭工業出版社,1980：1-3.
　　［2］ 河北省地質局水文地質四大隊.水文地質手冊［M］.北京：地質出版社,1978：274-280.
　　［3］ 盧雙舫,申家年,王振平,李椿.海拉爾盆地煤層氣資源評價及潛力分析［J］.2003,31（6）：28-31.    論文網