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摘要：拟流场测漏技术，具有对含水构造、含水岩体有良好的反映，可以分析判明构造带、岩体是否含水，以及含水层间的水力联系。本次应用是为了探测潘北矿区煤系地层与太原组灰岩是否存在水力联系，指导井下安全掘进和开采。通过钻孔十西C3I-2、十西C3I-1之间不同深度处电流场的分布特征来判断各层位之间的水力联系，为评价底板岩溶含水层与周边煤系地层水力联系程度提供依据。
关键词：测漏；钻孔；含水层；水力联系；
中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：1674-3520（2014）-06-00285-02一、不同钻孔间拟流场测漏工作原理及工作布置
拟流场测漏法的基本原理：由于水流场与电流场的势场分布具有相似性，而且描述两者的数学物理方程在形势上也是一致的，加之导水通道具有良好的导电性，所以通过测量电流以及电位差在井间的分布规律反推不同层位地下水的连通性，为评价煤炭安全开采提供科学依据。该方法在水利工程中已得到成功应用。
基于上述探测原理，在潘北矿十西C3I-2与十西C3I-1钻孔之间进行拟流法测漏工作。主要测试十西C3I-2孔太灰地层与十西C3I-1孔太灰地层的连通性。
井1中放置供电电极A，井2中放置供电电极B。
首先固定电极B不动，由绞车1控制电极AMN由上而下或者由下而上进行连续测量，可以测出井1中不同深度AB之间的电流值。
然后将B固定在不同的位置，由绞车1控制电极AMN由上而下或者由下而上进行连续测量。
重复上面的步骤。直到井2中不同层位均参与了测量。
在两孔间进行测量时，首先确定一个孔况较好的钻孔放置AMN作连续测量，另一孔则放置B电极。并根据两孔的柱状图初步确定B极测点间隔约30m～50m，在测量前，根据钻孔施工情况（如漏水位置）及测量过程中的测量结果对电极B进行加密，其中漏水部位加密3个测点以上。
图1钻孔平面示意图
（一）第一次工作从2010年2月20日——2月22日进行了一轮拟流场测漏工作。完成工作量见表1。
表1 第一次拟流场测漏B极布置深度表
（二）第二次工作从2010年3月14日——3月16日进行了一轮拟流场测漏工作，完成工作量见表2。
表2 第二次拟流场测漏B极布置深度表
二、现场情况及保障措施
（一）现场测试时，各钻孔现状如下：
1、十西C3I-1孔现状：
截至2月20日钻进深度达到约628m处，新生界地层已经下套管，煤系地层为裸井，深度在409m-628m为主要施测段。
截至3月14日钻进深度达到约674m处，新生界地层和煤系地层已经下套管，太灰层位为裸井，深度在640m-675m。
2、十西C3I-2孔现状：
截至2月20日钻进深度达到约770m处，新生界地层和煤系地层已经下套管，太灰层位为裸井，深度在740m-770m。
截至3月14日钻进深度达到约780m处，新生界地层和煤系地层已经下套管，太灰层位为裸井，深度在740m-780m为主要施测段。
（二）保障措施：
1、测试安排：测量时电极必须由下而上进行测试。
2、工程措施：
（1）扫孔：保证电极能顺利放入井中。在测试期间若发现异常现象，对钻孔进行扫孔。
（2）若夜间停止测试，将电极提升出孔口，第二天测试时，先下电极，若电极遇阻，则进行扫孔。
（3）扫孔时加强泥浆管理，提高泥浆浓度。
三、数据分析与解释
（一）第一次测试分析
通过对钻孔十西C3I-2灰岩地层与十西C3I-1煤系地层（前一个为B极孔，后一个为测量孔）之间的测试，得到拟流场电流曲线共3条（见图3），通过分析得到如下解释：
十西C3I-1孔作测量孔，十西C3I-2放置供电B极，每次移动10m，从740m-770m，-765m、-755m和-745m处时得到3条电流场曲线（图3）。
分析十西C3I-1孔拟流畅测漏的曲线特征。从图2中可以看出2孔灰岩层对1孔煤系地层分层明显，煤层总体表现为电流下降的趋势。
综上，在煤系地层，电流值会以明显的低电流值出现，电流最低可以达到90mA，而在某些煤系地层则会出现电流的抖动，在泥岩、砂岩层处电流值一般呈现较大数值，在130mA左右。
图2 十西C3I-1孔电流曲线分析
图3十西C3I-1与十西C3I-2电流曲线
（二）第一次测漏钻孔十西C3I-1与十西C3I-2层位对比分析
对比分析钻孔十西C3I-1和十西C3I-2孔：由测漏电流曲线得出以下三点认识：
1、所有曲线电流值界于90～140mA之间，说明两孔地层差异性较大，如岩层破碎、不密实、含水少等。
2、岩心显示两口井煤系地层层位差异大，说明有断层经过或沉积环境不同，需要综合分析。
（三）第二次测试分析
通过对钻孔十西C3I-1灰岩地层与十西C3I-2灰岩地层（前一个为B极孔，后一个为测量孔）之间的测试，得到拟流场电流曲线共4条（见图7），通过分析得到如下解释：
十西C3I-2孔作测量孔，十西C3I-1放置供电B极，每次移动10m，从-674m-645m，-674m、-664m、-654m和-644m处时得到4条电流场曲线（图5）。
分析十西C3I-2孔拟流畅测漏的曲线特征。从图4中可以看出2孔灰岩层对1孔灰岩层对分层明显，太灰地层总体表现为电流下降的趋势，即水力联系较差，但个别薄层位有较高的电流值，表明其导电性较好，即两层灰岩之间的夹层为泥质砂岩、泥岩或炭质泥岩，与水有联系，一般为隔水层。
整体上来看当遇到灰岩时，电流值会明显的降低，分层明显。细节上来看，太灰岩地层上有明显的低电流值特征，各灰岩成层非常分明，与其他岩性导电性差别明显，表明灰岩致密，导电性差，与水联系也差。
综上所述，在致密灰岩，电流值会以明显的低电流值出现，电流值最低为80mA，而在破碎灰岩处则会出现电流的抖动，在泥岩、砂岩层处电流值一般呈现较大数值，在130mA左右。
图4十西C3I-2孔电流曲线分析
图5十西C3I-1～十西C3I-2电流曲线
（四）第二次钻孔十西C3I-2—十西C3I-1层位对比分析
对比分析钻孔十西C3I-2和十西C3I-2孔：由测漏电流曲线得出以下三点认识：
1、所有曲线电流值界于75～145mA之间，说明地层电性差异较大，如泥岩层、砂岩层和灰岩层都表现出不同的特征。
2、岩心显示两口井煤系地层层位差异大，说明有断层经过或沉积环境不同，需要综合分析。
3、十西C3I-2孔灰岩地层与十西C3I-1灰岩地层存在弱水力联系，各灰岩层之间存在层间裂隙水，显示较大的电流值，灰岩地层有溶蚀发育。尤其十西C3I-2孔C33灰岩与十西C3I-1孔灰岩可能存在较弱水力联系。
五、结论
通过在十西C3I-1与十西C3I-2孔之间进行拟流场测漏表明：十西C3I-1孔煤系地层与十西C3I-2灰岩地层之间无水力联系；两孔同一组灰岩地层水力联系弱，说明该区域岩溶水的流动性与渗透性差,后经过十西C3I-1孔C3I组灰岩含水层抽水实验，观测十西C3I-2孔水位变化情况，由于十西C3I-1孔C3I组灰岩含水层水量很小，十西C3I-2孔水位基本无变化，与测试结果基本吻合。
由于煤层之间有泥页岩存在，其间含有束缚水等因素也表现为高电流值特征，给测试数据分析造成一定的干扰，且处在野外工作条件下，不可避免会存在干扰，所以还需要综合分析。
关键词：测漏；钻孔；含水层；水力联系；
中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：1674-3520（2014）-06-00285-02一、不同钻孔间拟流场测漏工作原理及工作布置
拟流场测漏法的基本原理：由于水流场与电流场的势场分布具有相似性，而且描述两者的数学物理方程在形势上也是一致的，加之导水通道具有良好的导电性，所以通过测量电流以及电位差在井间的分布规律反推不同层位地下水的连通性，为评价煤炭安全开采提供科学依据。该方法在水利工程中已得到成功应用。
基于上述探测原理，在潘北矿十西C3I-2与十西C3I-1钻孔之间进行拟流法测漏工作。主要测试十西C3I-2孔太灰地层与十西C3I-1孔太灰地层的连通性。
井1中放置供电电极A，井2中放置供电电极B。
首先固定电极B不动，由绞车1控制电极AMN由上而下或者由下而上进行连续测量，可以测出井1中不同深度AB之间的电流值。
然后将B固定在不同的位置，由绞车1控制电极AMN由上而下或者由下而上进行连续测量。
重复上面的步骤。直到井2中不同层位均参与了测量。
在两孔间进行测量时，首先确定一个孔况较好的钻孔放置AMN作连续测量，另一孔则放置B电极。并根据两孔的柱状图初步确定B极测点间隔约30m～50m，在测量前，根据钻孔施工情况（如漏水位置）及测量过程中的测量结果对电极B进行加密，其中漏水部位加密3个测点以上。
图1钻孔平面示意图
（一）第一次工作从2010年2月20日——2月22日进行了一轮拟流场测漏工作。完成工作量见表1。
表1 第一次拟流场测漏B极布置深度表
（二）第二次工作从2010年3月14日——3月16日进行了一轮拟流场测漏工作，完成工作量见表2。
表2 第二次拟流场测漏B极布置深度表
二、现场情况及保障措施
（一）现场测试时，各钻孔现状如下：
1、十西C3I-1孔现状：
截至2月20日钻进深度达到约628m处，新生界地层已经下套管，煤系地层为裸井，深度在409m-628m为主要施测段。
截至3月14日钻进深度达到约674m处，新生界地层和煤系地层已经下套管，太灰层位为裸井，深度在640m-675m。
2、十西C3I-2孔现状：
截至2月20日钻进深度达到约770m处，新生界地层和煤系地层已经下套管，太灰层位为裸井，深度在740m-770m。
截至3月14日钻进深度达到约780m处，新生界地层和煤系地层已经下套管，太灰层位为裸井，深度在740m-780m为主要施测段。
（二）保障措施：
1、测试安排：测量时电极必须由下而上进行测试。
2、工程措施：
（1）扫孔：保证电极能顺利放入井中。在测试期间若发现异常现象，对钻孔进行扫孔。
（2）若夜间停止测试，将电极提升出孔口，第二天测试时，先下电极，若电极遇阻，则进行扫孔。
（3）扫孔时加强泥浆管理，提高泥浆浓度。
三、数据分析与解释
（一）第一次测试分析
通过对钻孔十西C3I-2灰岩地层与十西C3I-1煤系地层（前一个为B极孔，后一个为测量孔）之间的测试，得到拟流场电流曲线共3条（见图3），通过分析得到如下解释：
十西C3I-1孔作测量孔，十西C3I-2放置供电B极，每次移动10m，从740m-770m，-765m、-755m和-745m处时得到3条电流场曲线（图3）。
分析十西C3I-1孔拟流畅测漏的曲线特征。从图2中可以看出2孔灰岩层对1孔煤系地层分层明显，煤层总体表现为电流下降的趋势。
综上，在煤系地层，电流值会以明显的低电流值出现，电流最低可以达到90mA，而在某些煤系地层则会出现电流的抖动，在泥岩、砂岩层处电流值一般呈现较大数值，在130mA左右。
图2 十西C3I-1孔电流曲线分析
图3十西C3I-1与十西C3I-2电流曲线
（二）第一次测漏钻孔十西C3I-1与十西C3I-2层位对比分析
对比分析钻孔十西C3I-1和十西C3I-2孔：由测漏电流曲线得出以下三点认识：
1、所有曲线电流值界于90～140mA之间，说明两孔地层差异性较大，如岩层破碎、不密实、含水少等。
2、岩心显示两口井煤系地层层位差异大，说明有断层经过或沉积环境不同，需要综合分析。
（三）第二次测试分析
通过对钻孔十西C3I-1灰岩地层与十西C3I-2灰岩地层（前一个为B极孔，后一个为测量孔）之间的测试，得到拟流场电流曲线共4条（见图7），通过分析得到如下解释：
十西C3I-2孔作测量孔，十西C3I-1放置供电B极，每次移动10m，从-674m-645m，-674m、-664m、-654m和-644m处时得到4条电流场曲线（图5）。
分析十西C3I-2孔拟流畅测漏的曲线特征。从图4中可以看出2孔灰岩层对1孔灰岩层对分层明显，太灰地层总体表现为电流下降的趋势，即水力联系较差，但个别薄层位有较高的电流值，表明其导电性较好，即两层灰岩之间的夹层为泥质砂岩、泥岩或炭质泥岩，与水有联系，一般为隔水层。
整体上来看当遇到灰岩时，电流值会明显的降低，分层明显。细节上来看，太灰岩地层上有明显的低电流值特征，各灰岩成层非常分明，与其他岩性导电性差别明显，表明灰岩致密，导电性差，与水联系也差。
综上所述，在致密灰岩，电流值会以明显的低电流值出现，电流值最低为80mA，而在破碎灰岩处则会出现电流的抖动，在泥岩、砂岩层处电流值一般呈现较大数值，在130mA左右。
图4十西C3I-2孔电流曲线分析
图5十西C3I-1～十西C3I-2电流曲线
（四）第二次钻孔十西C3I-2—十西C3I-1层位对比分析
对比分析钻孔十西C3I-2和十西C3I-2孔：由测漏电流曲线得出以下三点认识：
1、所有曲线电流值界于75～145mA之间，说明地层电性差异较大，如泥岩层、砂岩层和灰岩层都表现出不同的特征。
2、岩心显示两口井煤系地层层位差异大，说明有断层经过或沉积环境不同，需要综合分析。
3、十西C3I-2孔灰岩地层与十西C3I-1灰岩地层存在弱水力联系，各灰岩层之间存在层间裂隙水，显示较大的电流值，灰岩地层有溶蚀发育。尤其十西C3I-2孔C33灰岩与十西C3I-1孔灰岩可能存在较弱水力联系。
五、结论
通过在十西C3I-1与十西C3I-2孔之间进行拟流场测漏表明：十西C3I-1孔煤系地层与十西C3I-2灰岩地层之间无水力联系；两孔同一组灰岩地层水力联系弱，说明该区域岩溶水的流动性与渗透性差,后经过十西C3I-1孔C3I组灰岩含水层抽水实验，观测十西C3I-2孔水位变化情况，由于十西C3I-1孔C3I组灰岩含水层水量很小，十西C3I-2孔水位基本无变化，与测试结果基本吻合。
由于煤层之间有泥页岩存在，其间含有束缚水等因素也表现为高电流值特征，给测试数据分析造成一定的干扰，且处在野外工作条件下，不可避免会存在干扰，所以还需要综合分析。