水文地質

控制爆破技術在水文水井工程中的應用情況

  控制爆破是國內外從20世紀50年代開始、60年代以后才迅速發展起來的一項新型爆破技術。它是根據工程要求和爆破環境、規模和對象等具體條件,通過精心設計,采取各種施工與防護等技術措施,嚴格地控制爆炸能的釋放過程和介質的破碎過程,既要求達到預期的爆破效果,又要將爆破范圍、方向以及爆破地震波、空氣沖擊波、噪音和破碎物飛散等的危害控制在規定的限度之內。
  目前,控制爆破技術城市建筑、橋墩、基礎的拆除,隧道的開挖和公路改建等工程中應用較為廣泛,并有一套較為完善的理論和計算公式。那么,這項新技術在水文水井工程中的應用情況如何?

  埋卡鉆事故處理
  在不穩定地層中鉆進,由于操作工藝或泥漿使用不當,容易產生埋卡鉆事故。輕者,反復提降鉆具或強力提拔鉆具就能解除事故;重者,則需要把埋卡點以上鉆具起拔上來,再下粗徑管狀鉆具處理埋卡點以下的鉆具。起拔埋卡點以上鉆具,有些機臺常用反絲鉆桿一根一根地起拔,這種方法勞動強度大、時間長,且對鉆機和鉆桿損傷甚大。如果利用控制爆破,把一定藥量的爆破器下入埋卡點,炸斷鉆具,然后再起拔,可省時省力,并且對鉆機和鉆具沒有損傷。

  起拔套管和井管
  水文地質鉆探抽水試驗后需要回收起拔套管。對于孔深≤160m(管徑≤1461mm)的抽水套管提拔,可直接用鉆機升降機強力提拔’;而對于孔深>160 m(管徑≤146 mm)的抽水管套,由于地層的側壓力和管重力作用較大,顯然不能再強力提拔。這時,可采    用爆破方法在160~180 m處把套管炸斷,然后再用升降機起拔。
  有些水井下管后出水量過小,沒有成井價值或下管時出現其他情況,都可利用爆破技術在升降機承載能力范圍內,把井管某一位置炸斷進行處理。

  卵石層中的鉆進與擴孔
  在漂卵石層中鉆進時,采用回轉鉆進方法,效率低、材料消耗過大??椎灼咽S回轉鉆具轉動,出現多個切削面,造成重復破碎,只有當孔底漂卵石破碎后的粒徑小于巖心管的內徑時,才能被巖心管套撈出來。為此,在這類地層中鉆進,采用控爆技術,使孔底漂卵石破碎,然后下管狀巖心管撈套碎塊。據有關資料:一般每爆破一次能往下炸碎巖石Im左右,孔徑擴大300 mm左右。如河北平山縣生產的礫石彈就是一種較好的鉆進輔助方法。
  如果水井口徑要求過大(≥400 mm.),巖心管口徑則受到限制。這時,鉆進后還需擴孔。對于卵礫石層,擴孔應盡量避免。因為,擴孔將導致孔壁坍塌,加之漂卵石粒徑相差較大,擴孔后孔壁可能出現“葫蘆一形。這種情況潛伏危害很大。因此,對于大口徑水井施工,可用爆破方法一次爆擴成井。爆破一次,下一趟巖心管,把碎塊撈取干凈,反復幾次,就可以克服“小眼鉆進,大眼擴孔”成井工藝的問題。

  破裂井管
  在水丈水井工程中常有以下兩種情形:
  (1)某一位置漏失嚴重,但還需要繼續鉆進并且漏失層要求開采。
  (2)下管時,由于鉆孔縮徑,井管和濾水管不能按預計位置下入。
  第一種情形最常見,如駐馬店市llO m深處泥灰巖漏失嚴重(行署供水井曾用15t黏土都未堵住),終孑L位置200~300 m。下部含水層水量不夠時,上部110 m深處含水層還需開采,由于情況特殊,顯然不能用一般的堵封工藝來處理這種情況,筆者推薦采用下列方法:
  鉆至漏失層后,擴孔下人大口徑井管,封閉漏失層,然后繼續鉆進至終孔位置,再進行二次下管。若下部含水層水量不滿足要求,則用控爆方法把上部井管炸裂,以達到取水目的。
  第二種情形,因下入的井管不能再起拔出來,同時含水層與濾水管相應位置可能錯開,為了盡可能挽救損失,可在下部下入小一級的井管或濾水管,上部含水層對應的實壁井管可炸裂,以便疏通含水層與井內的通道。

  爆破洗井
  對于巖溶區或基巖裂隙帶的水文水井,采用空壓機振蕩洗井(“間歇”工藝),效果欠佳。根據這類地層的特點和洗井機理,應采用大降深、高壓力方法洗井。爆破則是一種行之有效的方法,它能在瞬時產生高壓和大量氣體,使巖溶充填物或裂隙充填物的力學平衡遭受破環,并隨反沖氣體攜帶出來,同時,它還能使小裂隙得以擴孔,增加進水面積。如:l kg硝化甘油炸藥產生熱量為6.2×106 J,生成氣體715.7 L,其爆炸速度為2 000~6 000 m/s,溫度可達2000~5000℃,壓力可達5萬~20萬個大氣壓,所以,控爆技術用來洗井疏通含水層通道,效率高、成本低、效果好。