羅園井田第一含水層抽水試驗(yàn)與參數(shù)計(jì)算

丁 鵬，張 永

安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊(duì)，安徽 宿州 234000

羅園煤礦是國(guó)投新集能源股份有限公司準(zhǔn)備籌建的礦井，礦井設(shè)計(jì)規(guī)模為生產(chǎn)原煤300萬t/年，設(shè)計(jì)總需水量為5000m3/d。為滿足礦井生產(chǎn)和建設(shè)的供水需要，提供礦井供水設(shè)計(jì)的水文地質(zhì)依據(jù)，該區(qū)含水層的水文地質(zhì)參數(shù)的確定就成為必要。

1 抽水試驗(yàn)

1.1 抽水工具、抽水及觀測(cè)方法

抽水試驗(yàn)使用6立方移動(dòng)式空壓機(jī)，流量測(cè)量使用三角堰流量箱，水位觀測(cè)用萬能電表及鋼板尺或鋼卷尺。抽水試驗(yàn)按非穩(wěn)定流方法進(jìn)行。

1.2 靜止水位和恢復(fù)水位觀測(cè)

本次勘探抽水試驗(yàn)均按《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027-2001）要求進(jìn)行，抽水前對(duì)抽水孔和觀測(cè)孔進(jìn)行靜止水位觀測(cè)，抽水結(jié)束進(jìn)行恢復(fù)水位觀測(cè)。水位觀測(cè)均連續(xù)同時(shí)進(jìn)行，靜止水位每隔30分鐘觀測(cè)一次，恢復(fù)水位在抽水結(jié)束后前兩個(gè)小時(shí)內(nèi)按1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120分鐘加密觀測(cè)，兩個(gè)小時(shí)后每隔30分鐘測(cè)量水位一次，一直達(dá)到穩(wěn)定要求時(shí)結(jié)束。

1.3 正式抽水試驗(yàn)

本次勘探孔LY4抽水均按非穩(wěn)定流要求作定流量抽水。本次抽水帶二個(gè)觀測(cè)孔（LY4-1、LY4-2），抽水前觀測(cè)了18小時(shí)的自然靜止水位，符合穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后采用空壓機(jī)作非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，流量17.16m3/h，水位降深10.51m，水位恢復(fù)時(shí)間72小時(shí)，觀測(cè)孔水位下降明顯，s～lgt、s′～lg（1+tp/t′）關(guān)系曲線正常，水位、流量觀測(cè)資料齊全、可靠，可作為一含參數(shù)和水量計(jì)算的依據(jù)。

1.4 孔深測(cè)量

靜止水位觀測(cè)前和每次抽水結(jié)束后各孔均試探孔深，正式抽水前若發(fā)現(xiàn)淤孔，則進(jìn)行沖孔排砂，達(dá)到要求后再進(jìn)行抽水，恢復(fù)水位穩(wěn)定后再試探孔深，一般淤砂埋沒底部含水層很少，符合《規(guī)范》要求。

2 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算

凡是采用非穩(wěn)定流方法進(jìn)行抽水試驗(yàn)的鉆孔和恢復(fù)水位加密觀測(cè)的孔，均采用非穩(wěn)定流方法進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。

2.1 水位修正

第一含水層屬潛水～弱承壓水，所以在計(jì)算參數(shù)之前，須對(duì)各觀測(cè)孔的水位降深進(jìn)行修正，其計(jì)算方法主要采用lgs～lgt、s～lgt和s～lgr直線圖解法以及水位恢復(fù)法。

式中：S-修正后水位降深（m）

Sω-實(shí)測(cè)水位降深（m）

H-抽水前含水層飽水厚度（m）

2.2 降深-距離（s～lgr）直線圖解法

1）計(jì)算導(dǎo)水系數(shù)（T）和給水度（μ）

LY4抽水孔帶兩個(gè)觀測(cè)孔，利用抽水同一時(shí)間不同觀測(cè)孔的降深（s）和觀測(cè)孔到抽水主孔中心的距離（r）在單對(duì)數(shù)紙上作s～lgr直線圖，取其斜率i，按下式計(jì)算：

式中： i-直線段斜率（一個(gè)對(duì)數(shù)節(jié)周期降深的變化值）；

r0-s～lgr直線在r軸上截距（m）； t-選用的抽水時(shí)間（d）；

其余符號(hào)同前。

2）計(jì)算影響半徑（R）和水躍值（△h）

利用抽水結(jié)束時(shí)同一方向各觀測(cè)孔水位降深，作s～lgr關(guān)系直線圖，直線在橫軸上的截距R，即為抽水影響半徑，直線在主孔中心線上截距Sn為抽水時(shí)主孔實(shí)際降深，水躍值按下式計(jì)算：

式中：△h為水躍值（m） Sn為圖解主孔降深（m）

Sw為抽水實(shí)測(cè)主孔降深（m）

2.3 降深—時(shí)間（s～lgt）直線圖解法

根據(jù)同一觀測(cè)孔不同時(shí)間的降深資料，在單對(duì)數(shù)計(jì)算紙上作s～lgt關(guān)系曲線（圖1），取其后期直線段斜率（參數(shù)計(jì)算圖Ⅴ-13、Ⅴ-14），用下式計(jì)算：

式中：t0為s～lgt曲線在時(shí)間軸上的截距（d），r為觀測(cè)孔到抽水孔的距離（m）

其余符號(hào)同前。

3 參數(shù)確定與檢驗(yàn)

本區(qū)第一含水層（組）共進(jìn)行一次抽水試驗(yàn)，以該次抽水試驗(yàn)資料所求的參數(shù)為準(zhǔn)。

3.1 影響半徑（R）

LY4孔計(jì)算值348.70m，圖解值340m，水量計(jì)算時(shí)采用值為340m。

3.2 含水層飽水厚度（H）

含水層飽水厚度采用LY4抽水孔飽水厚度，采用值為21.83m，作為水量計(jì)算和資源評(píng)價(jià)的依據(jù)。

3.3 給水度（μ）、導(dǎo)水系數(shù)（T）、滲透系數(shù)（K）

給水度采用值為5.76×10-3；導(dǎo)水系數(shù)采用值為89.11m2/d；滲透系數(shù)采用值為4.08m/d。

根據(jù)以上各含水層所選擇的參數(shù)，按公式：

對(duì)各含水層抽水的水位降深進(jìn)行檢驗(yàn)。各觀測(cè)孔最大誤差都小于10%，說明參數(shù)較準(zhǔn)確可靠，可以作為水量計(jì)算和井群布置方案及水資源評(píng)價(jià)的依據(jù)。

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