中国报告大厅网讯，随着生态文明建设的不断推进，饮用天然矿泉水资源的勘查开发愈发注重生态保护与资源可持续利用的平衡。矿泉水作为富含对人体有益矿物质和微量元素的宝贵资源，其勘查过程对技术的要求极为严格，既要保证探获优质矿泉水，又要避免对水源地生态环境造成破坏。2025年，在贵州毕节试验区开展的饮用天然矿泉水资源勘查项目中，通过一系列绿色钻探技术的创新应用，不仅成功探获了优质矿泉水资源，还实现了生态环境保护与资源开发的双赢，为全国矿泉水行业绿色勘查技术的发展提供了重要实践参考。以下是2025年矿泉水行业技术分析。

  一、矿泉水勘查区概况 —— 自然环境、地质特征与勘查井实施数据

  矿泉水勘查项目涵盖金沙县五龙和七星关区王丰两个区块，地处黔西高原向黔中山原过渡的斜坡地带。其中五龙勘查区为侵蚀低中山沟谷地貌，海拔高程 840~1468m;王丰片区以侵蚀中山沟谷地貌为主，海拔 1520~2039m。区域内气候属北亚热带温凉湿润季风区，平均气温 10~15℃，自然植被以亚热带常绿阔叶林为主，森林覆盖率较高，河流与地下水未受污染，为矿泉水形成提供了优良的自然环境。

  《2025-2030年中国矿泉水产业运行态势及投资规划深度研究报告》从地质特征来看，五龙勘查区构造上位于鸭溪向斜南东翼，矿泉水目标含水层为上沙溪庙组二段，岩性为长石砂岩、石英砂岩与黏土质粉砂岩、粉砂质黏土岩互层，局部含易污染水质的黑色泥岩夹层，区内分为 3 个独立含水层，各含水层富水性与水质特征差异明显：Ⅰ 含水层锶含量 0.5~0.7mg/L，钻进时涌水量 20~187.5m³/h;Ⅱ 含水层硒含量 0.003~0.012mg/L、锶含量 0.4~0.5mg/L，钻进时涌水量 20~46.54m³/h;Ⅲ 含水层在阻水逆断层下盘钻进时涌水量仅 2.5m³/h。王丰勘查区构造属黔北隆起区 - 毕节北东向弧形褶皱带，张官水源地矿泉水勘探目标层为二桥组第二段、二桥组一段，岩性以长石石英砂岩为主，上覆自流井组一段分布有含黄铁矿、褐铁矿及黑色炭质物质的夹层;三道水水源地勘探目标层为沙溪庙组 - 自流井组马鞍山段粉砂岩、石英粉砂岩地层，钻进时涌水量 3.6~20.0m³/h，锶含量 0.6~0.9mg/L。

  在勘查井实施方面，共完成 10 口矿泉水勘查井施工，全部采用空气潜孔锤钻进或复合片 + 空气钻进工艺，终孔深度 140.14~301.64m。其中 4 口作为长观孔，采用裸眼成井;6 口作为开采井，使用不锈钢筛管成井。五龙区块为 “硒、锶型” 矿泉水，2 口开采井可开采量达 35.98 万 m³/a，其中一口井涌水量 1191m³/d，硒含量 0.012~0.017mg/L、锶含量 0.42~0.51mg/L，另一口井涌水量 668m³/d、锶含量 0.51~0.73mg/L;王丰区块为 “锶型” 矿泉水，4 口开采井锶含量 0.456~1.04mg/L，可开采量 23.07 万 m³/a，其中一口井涌水量 169m³/d、锶含量 0.456~0.62mg/L，一口井涌水量 121m³/d、锶含量 0.752~1.04mg/L，一口井涌水量 401m³/d、锶含量 0.544~0.716mg/L，一口井涌水量 187m³/d、锶含量 0.647~0.90mg/L，所有开采井水质均优良且矿化度低。

  二、常规钻探技术对矿泉水勘查的影响 —— 生态环境与勘查成果双方面问题

  常规钻探技术在矿泉水勘查过程中，对生态环境和勘查成果均会产生不利影响。在生态环境方面，首先是土壤破坏污染，道路与场地开挖平整会改变原始地形和地表水径流，破坏土壤结构，导致表层土壤流失、贫瘠，严重时可能引发生态失衡或地质灾害;同时，钻探设备运行中柴油、机油跑冒滴漏，化学添加剂经雨水淋滤入渗，以及岩屑随意丢弃、水泥浆洒落等，都会造成土壤污染、质地改变与板结硬化，影响土壤生态恢复。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，污染物会向下迁移污染地下水，钻进过程中含化学物质的冲洗液渗透、漏失进入地层或含水层，也会造成深部地下水污染;此外，钻探施工若揭穿相互分隔的含水层，且封隔止水措施不到位，会导致各含水层地下水相互串通，破坏地下水赋存结构。最后是空气污染，采用空气潜孔锤钻进时，若井内无水或仅有少量渗水，会产生大量粉尘喷溢污染空气;若钻探设备老化、保养不当，燃油燃烧不充分会产生浓烟，进一步加剧空气污染。

  在勘查成果方面，常规钻探工艺与材料无法满足矿泉水勘查的严格要求。一是固结止水材料干扰水质检测，常规水文水井固井多使用普通硅酸盐水泥，固井后井内会残留大量偏硅酸离子，影响后续矿泉水水样中偏硅酸指标的检测准确性。二是成井管材料影响矿泉水水质与成井质量，常规水文水井使用的普通钢材套管或镀锌钢管为非食品级材质，在地下水矿物质长期侵蚀下易锈蚀，可能污染矿泉水水质;而 PVC 材质管材硬脆、强度低、易老化、寿命短，无法适应矿泉水井复杂井况与高质量成井需求。三是优质矿泉水目标含水层选定困难，勘探井揭露多段含水层时，常规工艺的封隔止水措施不彻底，各含水层涌水相互串通，干扰各含水层矿泉水特征指标参数的确定，导致难以准确选定优质目标含水层。四是有害组分或非目标层易浸入污染，矿泉水对矿物质、元素含量及污染物有严格控制标准，常规技术难以完全封隔非目标含水层和含有的害组分地层，无法保证矿泉水高品质水质。

  三、矿泉水勘查绿色钻探技术应用 —— 钻前、钻探、钻后全流程措施

  为减少钻探施工对生态环境的破坏，确保矿泉水勘查成果质量，在毕节试验区矿泉水勘查项目中，实施了全流程绿色钻探技术措施。

  (一)矿泉水勘查钻前准备技术 —— 井位、工艺、设备与场地优化

  在井位选择上，基于水文地质调查与物探解译成果，优先选择地势平坦、交通便捷、植被覆盖度较低的区域，避开原生生态环境敏感区。勘查区选择临近乡村公路、地势平坦开阔的沟谷平缓地带，优先利用植被易恢复的耕地、荒地，避免在斜坡地带开挖表土与砍伐植被，同时充分利用已有道路、便道，避开饮用水源保护区、高压线、坟墓、保护性植物等，最大限度减少对原生生态的扰动。

  工艺优选方面，考虑到矿泉水探采结合井技术要求高且经济价值突出，基岩层钻进采用空气潜孔锤钻进工艺，该工艺不仅不会污染地层，还能实时准确反映钻遇各含水层埋深、涌水量及矿泉水水质特征，同时具备井底清洁、钻效较高的优势，可精准获取矿泉水相关水文地质资料。

  设备选择与搬迁上，根据勘探井设计深度 140~300m、井径 150~345mm 的要求，选用多功能履带液压钻机，其柴油机组、操作台、底座、桅杆、卷扬机等紧凑组合，节约占地面积，可在平缓公路与耕地内自行安全移动，无需修建专用进场道路，且通过液压调控四角支腿调平钻机，无需平整压实场地，大幅减少开挖工作量;空压机选用额定风量 30.3m³/min、风压 2.4MPa 的设备，优先布置在乡村公路旁空地，通过高压管延伸至施工场地，降低设备搬迁对植被的破坏与搬迁费用，同时配置 50kW 或 100kW 发电机组作为降压试验设备电源。设备搬迁遵循 “避让优先，慎挖慎砍” 原则设计路线，对无法绕行的沟渠、陡坎等，在满足安全搬运条件下采用吊车移动设备，减少道路开挖与回填工作量，降低土地复耕和林地复绿成本。

  场地布置时，充分利用零散用地分区布置设备材料，控制占地面积并缩短设备搬迁距离。井场内全范围铺设防渗土工布，工作区域铺设防滑钢网，空压机、发电机、油桶、排水沟等重点部位加设防渗塑料膜，防止油料、岩屑进入土壤，场地四周采用围栏封闭，全面防范施工对土壤的污染。

  (二)矿泉水勘查钻探过程技术 —— 除尘、材料、工艺与封隔优化

  在空气钻进注水除尘方面，采用空气潜孔锤钻进时，若孔内未见水或仅有少量渗水，井口会喷溢大量粉尘，通过在井口安装喷淋除尘装置实现注水除尘，有效避免粉尘污染空气，保障作业人员健康。

  成井材料选用上，针对固结止水材料，表层套管固结止水沿用普通硅酸盐水泥，但后续固结封隔止水采用仅含少量硅酸二钙的铝酸盐水泥，该水泥凝结硬化快、强度高且清洁无污染，不会干扰矿泉水偏硅酸指标检测，满足矿泉水井固结材料要求;开采井成井管选用食品级 304 不锈钢套管，既具备高强度、耐腐蚀、使用寿命长、无毒无污染的特点，确保矿泉水水质品质，又能适应矿泉水井复杂井况对井管强度和韧性的需求。

  在复合片钻头空气钻进提效节能方面，某矿泉水勘查井以 150mm 钻头 + 空气潜孔锤钻至 141.38m 时，井内涌水量陡增至 105.9m³/h，平均机械钻速从 9.0m/h 降至 2.8m/h，空压机气压需达到 2.35MPa 以上且基本满负荷运行，油料消耗增加。为此，更换为空气复合片钻进工艺至 210.38m 终孔，机械钻速恢复至 6.7~12.8m/h，空压机气压降至 2.0MPa，使用功率达额定功率的 80% 左右，大幅提升钻进效率，节省能源消耗，减少废气排放，实现绿色勘探。

  最优矿泉水目标层选定过程中，为探获优质矿泉水，需精准掌握各含水层涌水量、特征指标浓度等参数。通过套管临时封隔、铝酸盐水泥固结封隔及分层降压试验实现目标层选定：某井以 165mm 空气潜孔锤钻至 79.58m 揭穿 Ⅰ 含水层，涌水量增至 187.5m³/h，扩孔下 168mm 套管临时封隔止水，减少对下部 Ⅱ 含水层参数的干扰并保护 Ⅰ 含水层;终孔后，在 Ⅰ、Ⅱ 含水层间采用 “木塞架桥 + 铝酸盐水泥固结” 方式临时封隔下部 Ⅱ 含水层，封隔效果稳定可靠;临时封隔后实施分层抽水与混合抽水试验，同步检测锶、硒、偏硅酸等特征指标，其中 Ⅱ 含水层涌水量 46.54m³/h，锶 0.46~0.61mg/L、偏硅酸 21.4~24.2mg/L、硒 0.012~0.014mg/L，综合评价确定为最优价值矿泉水目标含水层。

  有害污染物质封隔采取三项措施：一是表套加深封隔，针对村寨密集、人类活动强烈的区域，延长表层管进入完整岩层深度，某井表层管段以 300mm 潜孔锤钻进至进入完整基岩 11.20m，下 273mm 套管并水泥固结封隔，防止地表或浅部孔隙水入井污染矿泉水;二是双层套管封隔，某井 325mm 表层套管固井后，在 15.6~20.0m 段钻遇含黄铁矿、褐铁矿及黑色炭质物质的夹层，以 300mm 锤头扩孔钻至 30.1m 并下入 273mm 套管水泥固结，阻隔有害物质浸入，同时与上部表层套管组成双层封隔，进一步防范污染;三是普通套管二次固结，针对目标含水层承压水水位埋深多，可能淹没抗腐蚀性差的表层套管并产生锈蚀物质污染矿泉水的问题，某井静止水位 2.4m，273mm 普通套管入井深度 30.1m，水下淹没段 27.7m，在 219mm 不锈钢管与普通套管重叠的环状间隙使用铝酸盐水泥二次固结封隔，通过在不锈钢套管柱外设计位置焊接阻隔环，下入深井泵将井内动水位降至阻隔环以下，向环状空间灌注密度 1.85g/cm³ 的铝酸盐水泥浆固结，有效防止锈蚀物质污染矿泉水。

  非目标含水层封隔中，首先依据优质矿泉水目标含水层涌水量、水质特征、非目标含水层分布及地层结构确定开采井成井结构，对非目标含水层井段下入相应规格不锈钢实管并灌注铝酸盐水泥固结永久封隔;其次采用 “软木塞预封隔 + 内插法固井” 方式封隔非目的层，某井选定 Ⅱ 含水层为最优取水层，上部为非目标层，成井结构设计为一开 245mm 扩孔至 120.1m，下 219mm 不锈钢套管至地表并全段用铝酸盐水泥固结封隔止水，分别在 121.9m 处和 120.1m 处设置两道软木塞封堵，不锈钢套管到位后，采用 89mm 钻杆为内管的 “内插法” 固井工艺，精准控制替浆量，保证水泥浆凝结质量，防止水泥浆稀释或渗漏堵塞含水层通道。

  (三)矿泉水勘查钻后恢复技术 —— 废弃物处理与场地恢复

  废弃物处理过程中，机械设备更换的废液压油、机油全部用铁质油桶集中存放，钻探工作结束后运回交由具备危险废物处置资质的单位回收;场地铺设的塑料膜、土工布及场内垃圾等固体废弃物分类收集，可利用部分回收再利用，不可利用部分运回库房统一处置，严禁在施工现场焚烧或掩埋;井内返出的岩屑、岩粉集中堆存，堆放场地底部铺设防渗膜，防止岩屑混入表层耕植土改变土壤质地，影响后续耕种。

  场地恢复方面，施工场地主要占用耕地、荒地，无需开挖与平整道路和场地，环境影响较小。废弃物处理完成后，利用简易机械或人工对场地和便道压实的土壤进行翻松复垦，复垦后的场地满足直接栽种作物的要求，实现了施工场地的生态恢复。

  四、矿泉水勘查绿色钻探技术应用成效总结

  在贵州毕节试验区饮用天然矿泉水资源勘查项目中，通过井位与场地合理布置、钻探设备与工艺优选、清洁无污染成井材料选用、最优矿泉水目标层精准选定、有害污染物质与非目标含水层有效封隔等一系列绿色勘查技术措施，取得了显著成效。项目成功探获锶型、硒锶型饮用天然矿泉水资源，可开采量超 50 万 m³/a，且所有矿泉水水质优良，满足严格的质量标准。

  从技术应用效果来看，多功能履带液压钻机的使用，减少了便道修建与井场平整开挖工作量，减轻了施工对生态环境的破坏;清洁无污染的铝酸盐水泥和食品级 304 不锈钢作为固结与成井管材料，确保了矿泉水偏硅酸特征指标检测的精准性和开采井的长期稳定使用;以空气潜孔锤为主、复合片钻头为辅的组合空气钻井工艺，在大涌水井况下钻速较纯潜孔锤钻进提高 2.4 倍以上，油耗成本降低约 70%，结合注水除尘装置避免了粉尘污染，实现了高效、节能、环保的钻探目标;临时封隔止水与分层降压试验、套管固结封隔有害物质层与非目标层等技术，保证了勘查工作质量和矿泉水水质品质，为优质矿泉水资源的可持续开采提供了保障。

  该项目的绿色钻探技术实践，不仅为贵州省矿泉水资源勘查开发提供了可靠的技术参考，也为全国矿泉水行业绿色勘查技术的推广应用奠定了坚实基础，对推动矿泉水行业在生态保护前提下实现高质量发展具有重要的示范和引领意义。