中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊,隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn),飲用天然礦泉水資源的勘查開(kāi)發(fā)愈發(fā)注重生態(tài)保護(hù)與資源可持續(xù)利用的平衡。礦泉水作為富含對(duì)人體有益礦物質(zhì)和微量元素的寶貴資源,其勘查過(guò)程對(duì)技術(shù)的要求極為嚴(yán)格,既要保證探獲優(yōu)質(zhì)礦泉水,又要避免對(duì)水源地生態(tài)環(huán)境造成破壞。2025年,在貴州畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)開(kāi)展的飲用天然礦泉水資源勘查項(xiàng)目中,通過(guò)一系列綠色鉆探技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用,不僅成功探獲了優(yōu)質(zhì)礦泉水資源,還實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境保護(hù)與資源開(kāi)發(fā)的雙贏,為全國(guó)礦泉水行業(yè)綠色勘查技術(shù)的發(fā)展提供了重要實(shí)踐參考。以下是2025年礦泉水行業(yè)技術(shù)分析。
礦泉水勘查項(xiàng)目涵蓋金沙縣五龍和七星關(guān)區(qū)王豐兩個(gè)區(qū)塊,地處黔西高原向黔中山原過(guò)渡的斜坡地帶。其中五龍勘查區(qū)為侵蝕低中山溝谷地貌,海拔高程 840~1468m;王豐片區(qū)以侵蝕中山溝谷地貌為主,海拔 1520~2039m。區(qū)域內(nèi)氣候?qū)俦眮啛釒貨鰸駶?rùn)季風(fēng)區(qū),平均氣溫 10~15℃,自然植被以亞熱帶常綠闊葉林為主,森林覆蓋率較高,河流與地下水未受污染,為礦泉水形成提供了優(yōu)良的自然環(huán)境。
《2025-2030年中國(guó)礦泉水產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢(shì)及投資規(guī)劃深度研究報(bào)告》從地質(zhì)特征來(lái)看,五龍勘查區(qū)構(gòu)造上位于鴨溪向斜南東翼,礦泉水目標(biāo)含水層為上沙溪廟組二段,巖性為長(zhǎng)石砂巖、石英砂巖與黏土質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)黏土巖互層,局部含易污染水質(zhì)的黑色泥巖夾層,區(qū)內(nèi)分為 3 個(gè)獨(dú)立含水層,各含水層富水性與水質(zhì)特征差異明顯:Ⅰ 含水層鍶含量 0.5~0.7mg/L,鉆進(jìn)時(shí)涌水量 20~187.5m3/h;Ⅱ 含水層硒含量 0.003~0.012mg/L、鍶含量 0.4~0.5mg/L,鉆進(jìn)時(shí)涌水量 20~46.54m3/h;Ⅲ 含水層在阻水逆斷層下盤(pán)鉆進(jìn)時(shí)涌水量?jī)H 2.5m3/h。王豐勘查區(qū)構(gòu)造屬黔北隆起區(qū) - 畢節(jié)北東向弧形褶皺帶,張官水源地礦泉水勘探目標(biāo)層為二橋組第二段、二橋組一段,巖性以長(zhǎng)石石英砂巖為主,上覆自流井組一段分布有含黃鐵礦、褐鐵礦及黑色炭質(zhì)物質(zhì)的夾層;三道水水源地勘探目標(biāo)層為沙溪廟組 - 自流井組馬鞍山段粉砂巖、石英粉砂巖地層,鉆進(jìn)時(shí)涌水量 3.6~20.0m3/h,鍶含量 0.6~0.9mg/L。
在勘查井實(shí)施方面,共完成 10 口礦泉水勘查井施工,全部采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)或復(fù)合片 + 空氣鉆進(jìn)工藝,終孔深度 140.14~301.64m。其中 4 口作為長(zhǎng)觀孔,采用裸眼成井;6 口作為開(kāi)采井,使用不銹鋼篩管成井。五龍區(qū)塊為 “硒、鍶型” 礦泉水,2 口開(kāi)采井可開(kāi)采量達(dá) 35.98 萬(wàn) m3/a,其中一口井涌水量 1191m3/d,硒含量 0.012~0.017mg/L、鍶含量 0.42~0.51mg/L,另一口井涌水量 668m3/d、鍶含量 0.51~0.73mg/L;王豐區(qū)塊為 “鍶型” 礦泉水,4 口開(kāi)采井鍶含量 0.456~1.04mg/L,可開(kāi)采量 23.07 萬(wàn) m3/a,其中一口井涌水量 169m3/d、鍶含量 0.456~0.62mg/L,一口井涌水量 121m3/d、鍶含量 0.752~1.04mg/L,一口井涌水量 401m3/d、鍶含量 0.544~0.716mg/L,一口井涌水量 187m3/d、鍶含量 0.647~0.90mg/L,所有開(kāi)采井水質(zhì)均優(yōu)良且礦化度低。
常規(guī)鉆探技術(shù)在礦泉水勘查過(guò)程中,對(duì)生態(tài)環(huán)境和勘查成果均會(huì)產(chǎn)生不利影響。在生態(tài)環(huán)境方面,首先是土壤破壞污染,道路與場(chǎng)地開(kāi)挖平整會(huì)改變?cè)嫉匦魏偷乇硭畯搅?,破壞土壤結(jié)構(gòu),導(dǎo)致表層土壤流失、貧瘠,嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)生態(tài)失衡或地質(zhì)災(zāi)害;同時(shí),鉆探設(shè)備運(yùn)行中柴油、機(jī)油跑冒滴漏,化學(xué)添加劑經(jīng)雨水淋濾入滲,以及巖屑隨意丟棄、水泥漿灑落等,都會(huì)造成土壤污染、質(zhì)地改變與板結(jié)硬化,影響土壤生態(tài)恢復(fù)。其次是地下水污染,受污染的土壤在降雨或地表水淋溶作用下,污染物會(huì)向下遷移污染地下水,鉆進(jìn)過(guò)程中含化學(xué)物質(zhì)的沖洗液滲透、漏失進(jìn)入地層或含水層,也會(huì)造成深部地下水污染;此外,鉆探施工若揭穿相互分隔的含水層,且封隔止水措施不到位,會(huì)導(dǎo)致各含水層地下水相互串通,破壞地下水賦存結(jié)構(gòu)。最后是空氣污染,采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)時(shí),若井內(nèi)無(wú)水或僅有少量滲水,會(huì)產(chǎn)生大量粉塵噴溢污染空氣;若鉆探設(shè)備老化、保養(yǎng)不當(dāng),燃油燃燒不充分會(huì)產(chǎn)生濃煙,進(jìn)一步加劇空氣污染。
在勘查成果方面,常規(guī)鉆探工藝與材料無(wú)法滿(mǎn)足礦泉水勘查的嚴(yán)格要求。一是固結(jié)止水材料干擾水質(zhì)檢測(cè),常規(guī)水文水井固井多使用普通硅酸鹽水泥,固井后井內(nèi)會(huì)殘留大量偏硅酸離子,影響后續(xù)礦泉水水樣中偏硅酸指標(biāo)的檢測(cè)準(zhǔn)確性。二是成井管材料影響礦泉水水質(zhì)與成井質(zhì)量,常規(guī)水文水井使用的普通鋼材套管或鍍鋅鋼管為非食品級(jí)材質(zhì),在地下水礦物質(zhì)長(zhǎng)期侵蝕下易銹蝕,可能污染礦泉水水質(zhì);而 PVC 材質(zhì)管材硬脆、強(qiáng)度低、易老化、壽命短,無(wú)法適應(yīng)礦泉水井復(fù)雜井況與高質(zhì)量成井需求。三是優(yōu)質(zhì)礦泉水目標(biāo)含水層選定困難,勘探井揭露多段含水層時(shí),常規(guī)工藝的封隔止水措施不徹底,各含水層涌水相互串通,干擾各含水層礦泉水特征指標(biāo)參數(shù)的確定,導(dǎo)致難以準(zhǔn)確選定優(yōu)質(zhì)目標(biāo)含水層。四是有害組分或非目標(biāo)層易浸入污染,礦泉水對(duì)礦物質(zhì)、元素含量及污染物有嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn),常規(guī)技術(shù)難以完全封隔非目標(biāo)含水層和含有的害組分地層,無(wú)法保證礦泉水高品質(zhì)水質(zhì)。
為減少鉆探施工對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞,確保礦泉水勘查成果質(zhì)量,在畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)礦泉水勘查項(xiàng)目中,實(shí)施了全流程綠色鉆探技術(shù)措施。
在井位選擇上,基于水文地質(zhì)調(diào)查與物探解譯成果,優(yōu)先選擇地勢(shì)平坦、交通便捷、植被覆蓋度較低的區(qū)域,避開(kāi)原生生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)。勘查區(qū)選擇臨近鄉(xiāng)村公路、地勢(shì)平坦開(kāi)闊的溝谷平緩地帶,優(yōu)先利用植被易恢復(fù)的耕地、荒地,避免在斜坡地帶開(kāi)挖表土與砍伐植被,同時(shí)充分利用已有道路、便道,避開(kāi)飲用水源保護(hù)區(qū)、高壓線、墳?zāi)?、保護(hù)性植物等,最大限度減少對(duì)原生生態(tài)的擾動(dòng)。
工藝優(yōu)選方面,考慮到礦泉水探采結(jié)合井技術(shù)要求高且經(jīng)濟(jì)價(jià)值突出,基巖層鉆進(jìn)采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)工藝,該工藝不僅不會(huì)污染地層,還能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確反映鉆遇各含水層埋深、涌水量及礦泉水水質(zhì)特征,同時(shí)具備井底清潔、鉆效較高的優(yōu)勢(shì),可精準(zhǔn)獲取礦泉水相關(guān)水文地質(zhì)資料。
設(shè)備選擇與搬遷上,根據(jù)勘探井設(shè)計(jì)深度 140~300m、井徑 150~345mm 的要求,選用多功能履帶液壓鉆機(jī),其柴油機(jī)組、操作臺(tái)、底座、桅桿、卷?yè)P(yáng)機(jī)等緊湊組合,節(jié)約占地面積,可在平緩公路與耕地內(nèi)自行安全移動(dòng),無(wú)需修建專(zhuān)用進(jìn)場(chǎng)道路,且通過(guò)液壓調(diào)控四角支腿調(diào)平鉆機(jī),無(wú)需平整壓實(shí)場(chǎng)地,大幅減少開(kāi)挖工作量;空壓機(jī)選用額定風(fēng)量 30.3m3/min、風(fēng)壓 2.4MPa 的設(shè)備,優(yōu)先布置在鄉(xiāng)村公路旁空地,通過(guò)高壓管延伸至施工場(chǎng)地,降低設(shè)備搬遷對(duì)植被的破壞與搬遷費(fèi)用,同時(shí)配置 50kW 或 100kW 發(fā)電機(jī)組作為降壓試驗(yàn)設(shè)備電源。設(shè)備搬遷遵循 “避讓優(yōu)先,慎挖慎砍” 原則設(shè)計(jì)路線,對(duì)無(wú)法繞行的溝渠、陡坎等,在滿(mǎn)足安全搬運(yùn)條件下采用吊車(chē)移動(dòng)設(shè)備,減少道路開(kāi)挖與回填工作量,降低土地復(fù)耕和林地復(fù)綠成本。
場(chǎng)地布置時(shí),充分利用零散用地分區(qū)布置設(shè)備材料,控制占地面積并縮短設(shè)備搬遷距離。井場(chǎng)內(nèi)全范圍鋪設(shè)防滲土工布,工作區(qū)域鋪設(shè)防滑鋼網(wǎng),空壓機(jī)、發(fā)電機(jī)、油桶、排水溝等重點(diǎn)部位加設(shè)防滲塑料膜,防止油料、巖屑進(jìn)入土壤,場(chǎng)地四周采用圍欄封閉,全面防范施工對(duì)土壤的污染。
在空氣鉆進(jìn)注水除塵方面,采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)時(shí),若孔內(nèi)未見(jiàn)水或僅有少量滲水,井口會(huì)噴溢大量粉塵,通過(guò)在井口安裝噴淋除塵裝置實(shí)現(xiàn)注水除塵,有效避免粉塵污染空氣,保障作業(yè)人員健康。
成井材料選用上,針對(duì)固結(jié)止水材料,表層套管固結(jié)止水沿用普通硅酸鹽水泥,但后續(xù)固結(jié)封隔止水采用僅含少量硅酸二鈣的鋁酸鹽水泥,該水泥凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高且清潔無(wú)污染,不會(huì)干擾礦泉水偏硅酸指標(biāo)檢測(cè),滿(mǎn)足礦泉水井固結(jié)材料要求;開(kāi)采井成井管選用食品級(jí) 304 不銹鋼套管,既具備高強(qiáng)度、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)毒無(wú)污染的特點(diǎn),確保礦泉水水質(zhì)品質(zhì),又能適應(yīng)礦泉水井復(fù)雜井況對(duì)井管強(qiáng)度和韌性的需求。
在復(fù)合片鉆頭空氣鉆進(jìn)提效節(jié)能方面,某礦泉水勘查井以 150mm 鉆頭 + 空氣潛孔錘鉆至 141.38m 時(shí),井內(nèi)涌水量陡增至 105.9m3/h,平均機(jī)械鉆速?gòu)?9.0m/h 降至 2.8m/h,空壓機(jī)氣壓需達(dá)到 2.35MPa 以上且基本滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,油料消耗增加。為此,更換為空氣復(fù)合片鉆進(jìn)工藝至 210.38m 終孔,機(jī)械鉆速恢復(fù)至 6.7~12.8m/h,空壓機(jī)氣壓降至 2.0MPa,使用功率達(dá)額定功率的 80% 左右,大幅提升鉆進(jìn)效率,節(jié)省能源消耗,減少?gòu)U氣排放,實(shí)現(xiàn)綠色勘探。
最優(yōu)礦泉水目標(biāo)層選定過(guò)程中,為探獲優(yōu)質(zhì)礦泉水,需精準(zhǔn)掌握各含水層涌水量、特征指標(biāo)濃度等參數(shù)。通過(guò)套管臨時(shí)封隔、鋁酸鹽水泥固結(jié)封隔及分層降壓試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)層選定:某井以 165mm 空氣潛孔錘鉆至 79.58m 揭穿 Ⅰ 含水層,涌水量增至 187.5m3/h,擴(kuò)孔下 168mm 套管臨時(shí)封隔止水,減少對(duì)下部 Ⅱ 含水層參數(shù)的干擾并保護(hù) Ⅰ 含水層;終孔后,在 Ⅰ、Ⅱ 含水層間采用 “木塞架橋 + 鋁酸鹽水泥固結(jié)” 方式臨時(shí)封隔下部 Ⅱ 含水層,封隔效果穩(wěn)定可靠;臨時(shí)封隔后實(shí)施分層抽水與混合抽水試驗(yàn),同步檢測(cè)鍶、硒、偏硅酸等特征指標(biāo),其中 Ⅱ 含水層涌水量 46.54m3/h,鍶 0.46~0.61mg/L、偏硅酸 21.4~24.2mg/L、硒 0.012~0.014mg/L,綜合評(píng)價(jià)確定為最優(yōu)價(jià)值礦泉水目標(biāo)含水層。
有害污染物質(zhì)封隔采取三項(xiàng)措施:一是表套加深封隔,針對(duì)村寨密集、人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)域,延長(zhǎng)表層管進(jìn)入完整巖層深度,某井表層管段以 300mm 潛孔錘鉆進(jìn)至進(jìn)入完整基巖 11.20m,下 273mm 套管并水泥固結(jié)封隔,防止地表或淺部孔隙水入井污染礦泉水;二是雙層套管封隔,某井 325mm 表層套管固井后,在 15.6~20.0m 段鉆遇含黃鐵礦、褐鐵礦及黑色炭質(zhì)物質(zhì)的夾層,以 300mm 錘頭擴(kuò)孔鉆至 30.1m 并下入 273mm 套管水泥固結(jié),阻隔有害物質(zhì)浸入,同時(shí)與上部表層套管組成雙層封隔,進(jìn)一步防范污染;三是普通套管二次固結(jié),針對(duì)目標(biāo)含水層承壓水水位埋深多,可能淹沒(méi)抗腐蝕性差的表層套管并產(chǎn)生銹蝕物質(zhì)污染礦泉水的問(wèn)題,某井靜止水位 2.4m,273mm 普通套管入井深度 30.1m,水下淹沒(méi)段 27.7m,在 219mm 不銹鋼管與普通套管重疊的環(huán)狀間隙使用鋁酸鹽水泥二次固結(jié)封隔,通過(guò)在不銹鋼套管柱外設(shè)計(jì)位置焊接阻隔環(huán),下入深井泵將井內(nèi)動(dòng)水位降至阻隔環(huán)以下,向環(huán)狀空間灌注密度 1.85g/cm3 的鋁酸鹽水泥漿固結(jié),有效防止銹蝕物質(zhì)污染礦泉水。
非目標(biāo)含水層封隔中,首先依據(jù)優(yōu)質(zhì)礦泉水目標(biāo)含水層涌水量、水質(zhì)特征、非目標(biāo)含水層分布及地層結(jié)構(gòu)確定開(kāi)采井成井結(jié)構(gòu),對(duì)非目標(biāo)含水層井段下入相應(yīng)規(guī)格不銹鋼實(shí)管并灌注鋁酸鹽水泥固結(jié)永久封隔;其次采用 “軟木塞預(yù)封隔 + 內(nèi)插法固井” 方式封隔非目的層,某井選定 Ⅱ 含水層為最優(yōu)取水層,上部為非目標(biāo)層,成井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一開(kāi) 245mm 擴(kuò)孔至 120.1m,下 219mm 不銹鋼套管至地表并全段用鋁酸鹽水泥固結(jié)封隔止水,分別在 121.9m 處和 120.1m 處設(shè)置兩道軟木塞封堵,不銹鋼套管到位后,采用 89mm 鉆桿為內(nèi)管的 “內(nèi)插法” 固井工藝,精準(zhǔn)控制替漿量,保證水泥漿凝結(jié)質(zhì)量,防止水泥漿稀釋或滲漏堵塞含水層通道。
廢棄物處理過(guò)程中,機(jī)械設(shè)備更換的廢液壓油、機(jī)油全部用鐵質(zhì)油桶集中存放,鉆探工作結(jié)束后運(yùn)回交由具備危險(xiǎn)廢物處置資質(zhì)的單位回收;場(chǎng)地鋪設(shè)的塑料膜、土工布及場(chǎng)內(nèi)垃圾等固體廢棄物分類(lèi)收集,可利用部分回收再利用,不可利用部分運(yùn)回庫(kù)房統(tǒng)一處置,嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場(chǎng)焚燒或掩埋;井內(nèi)返出的巖屑、巖粉集中堆存,堆放場(chǎng)地底部鋪設(shè)防滲膜,防止巖屑混入表層耕植土改變土壤質(zhì)地,影響后續(xù)耕種。
場(chǎng)地恢復(fù)方面,施工場(chǎng)地主要占用耕地、荒地,無(wú)需開(kāi)挖與平整道路和場(chǎng)地,環(huán)境影響較小。廢棄物處理完成后,利用簡(jiǎn)易機(jī)械或人工對(duì)場(chǎng)地和便道壓實(shí)的土壤進(jìn)行翻松復(fù)墾,復(fù)墾后的場(chǎng)地滿(mǎn)足直接栽種作物的要求,實(shí)現(xiàn)了施工場(chǎng)地的生態(tài)恢復(fù)。
在貴州畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)飲用天然礦泉水資源勘查項(xiàng)目中,通過(guò)井位與場(chǎng)地合理布置、鉆探設(shè)備與工藝優(yōu)選、清潔無(wú)污染成井材料選用、最優(yōu)礦泉水目標(biāo)層精準(zhǔn)選定、有害污染物質(zhì)與非目標(biāo)含水層有效封隔等一系列綠色勘查技術(shù)措施,取得了顯著成效。項(xiàng)目成功探獲鍶型、硒鍶型飲用天然礦泉水資源,可開(kāi)采量超 50 萬(wàn) m3/a,且所有礦泉水水質(zhì)優(yōu)良,滿(mǎn)足嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
從技術(shù)應(yīng)用效果來(lái)看,多功能履帶液壓鉆機(jī)的使用,減少了便道修建與井場(chǎng)平整開(kāi)挖工作量,減輕了施工對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞;清潔無(wú)污染的鋁酸鹽水泥和食品級(jí) 304 不銹鋼作為固結(jié)與成井管材料,確保了礦泉水偏硅酸特征指標(biāo)檢測(cè)的精準(zhǔn)性和開(kāi)采井的長(zhǎng)期穩(wěn)定使用;以空氣潛孔錘為主、復(fù)合片鉆頭為輔的組合空氣鉆井工藝,在大涌水井況下鉆速較純潛孔錘鉆進(jìn)提高 2.4 倍以上,油耗成本降低約 70%,結(jié)合注水除塵裝置避免了粉塵污染,實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能、環(huán)保的鉆探目標(biāo);臨時(shí)封隔止水與分層降壓試驗(yàn)、套管固結(jié)封隔有害物質(zhì)層與非目標(biāo)層等技術(shù),保證了勘查工作質(zhì)量和礦泉水水質(zhì)品質(zhì),為優(yōu)質(zhì)礦泉水資源的可持續(xù)開(kāi)采提供了保障。
該項(xiàng)目的綠色鉆探技術(shù)實(shí)踐,不僅為貴州省礦泉水資源勘查開(kāi)發(fā)提供了可靠的技術(shù)參考,也為全國(guó)礦泉水行業(yè)綠色勘查技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),對(duì)推動(dòng)礦泉水行業(yè)在生態(tài)保護(hù)前提下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的示范和引領(lǐng)意義。
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