常用抽水试验工作方法与参数计算.docx
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常用抽水试验工作方法与参数计算
钻孔抽水试验工作方法
一、目的、任务
抽水试验的目的是查明含水层〔组〕的渗透性能、涌水量的大小、地下水埋藏运动特征与含水层〔组〕间的水力联系,为预算矿坑涌水量与确定未来矿井疏干排水方案的设计提供依据,任务是:
1、确定含水层〔组〕水文地质参数,主要包括:
渗透系数〔K〕、影响半径〔R〕等;
2、测定抽水孔实际涌水量、单位涌水量,绘制涌水量特性曲线与推断和计算最大可能涌水量,评价各含水层〔组〕的富水性;
3、揭示地下水与地表水与各含水层〔组〕间的水力联系;
二、工作依据
工作依据为原煤炭工业部1980年颁发的《煤田水文地质测绘规程》、《煤田地质勘探钻孔简易水文地质观测规程》、《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》、《煤炭资源地质勘探地表水、地下水长期观测与水样采取规程》和国家标准《矿区水文地质工程地质勘探规X》〔GB12719-91〕。
三、技术要求
本次抽水试验的类型为无观测孔的单孔稳定流抽水试验,其目的层为上三叠统塔里奇克组〔T3t〕含水层。
〔一〕钻孔结构
钻孔孔径主要与抽水设备相适应,但抽水试验段最小孔径不应小于110mm。
在考虑利用提筒抽水的同时,不排除采用水泵进行抽水试验。
若采用水泵进行抽水试验,扩孔最终孔径Φ127mm。
扩孔深度以揭露整个含水层为目的,控制在穿过最末一层煤5~10米,至少应保证50—60米的水柱,以能满足规X中要求的一次降深时不得少于10米的技术要求。
〔二〕抽水试验技术要求
1、正式抽水前
〔1〕在正式抽水前应进行认真的洗孔,直至流出孔口的水完全返清时为止。
〔2〕观测静止水位,水位呈单向变化时,连续四小时内水位变化每小时不大于2厘米,或水位升降与自然水位变化一致时,即可停止观测。
当水位静止困难,累计观测时间大于72小时,亦可停止观测。
〔3〕另试验抽水应作一次最大的水位降深,初步了解水位降低值〔S〕与涌水量〔Q〕的关系,以便是正式抽水时合理选择水位的降深。
2、正式抽水
〔1〕抽水时应尽设备能力做最大降深,降深次数一般不少于3次,抽水点应做到合理分布,每次水位降深间距不应小于3米。
最大降深S1对于潜水应等于1/3至1/2H〔H为从含水层底板算起的水位高度〕;对于承压水应尽可能降至含水层顶板。
且S2=2/3S1,S3=1/3S1。
〔2〕各点抽水的水位、流量的稳定时间不少于8小时。
稳定的标准是:
①水位稳定标准:
当水位降深大于5米时,水位变化幅度不超过水位降深平均值的1%;当水位降深小于5米时,水位变化幅度不应超过3~5cm;
②流量稳定标准:
当单位涌水量q≥0.01升/秒·米时,流量变化幅度不大于3%,当单位涌水量q<0.01升/秒·米时,流量变化幅度不大于5%。
〔3〕抽水过程中动水位、流量应同时观测,开始每隔5~10分钟观测一次,连续1小时后,每隔30分钟观测一次,直至抽水结束。
〔4〕每隔2小时观测一次水温、气温,与动水位、流量观测相应,精度0.5℃。
〔5〕在抽水过程中遇有大雨,对水位、涌水量观测产生影响时,应暂停抽水,在停止抽水期间,应每2小时观测一次水位。
〔6〕抽水试验应连续进行。
如抽水中断,而中断前抽水已超过6小时,且中断时间不超过1小时,则中断前的抽水时间仍计入延续时间内,否则一律作废。
〔7〕抽水试验结束前,在出水管口采取水质分析样,体积不少于2升。
〔8〕抽水试验结束后,应进行恢复水位的观测,观测时间开始一般按1、2、2、3、3、4、5、7、8、10、15分钟的间隔观测,以后每隔30分钟观测一次,直至水位稳定。
3、抽水试验资料整理
〔1〕现场整理
①绘制水位降深〔S〕、流量〔Q〕与时间〔t〕的过程曲线
此图应在抽水观测过程中绘制,以便与时发现抽水过程中的异常,与时处理。
同是可根据Q—t、S—t曲线变化趋势,合理判定稳定延续时间的起点和确定稳定延续时间。
②绘制涌水量与水位降深关系曲线Q=f〔S〕
其目的在于了解含水层的水力特征、钻孔出水能力,推算钻孔的最大涌水量与单位涌水量,并检验抽水试验成果是否正确。
③绘制单位涌水量与水位降深关系曲线q=f〔S〕。
④绘制水位恢复曲线。
〔2〕室内整理
抽水试验结束后应将野外所得原始数据、草图进行详细检查与校对,然后进行室内系统整理,其内容有:
①绘制抽水试验综合成果图
包括Q—t、S—t过程曲线、Q=f〔S〕、q=f〔S〕关系曲线,抽水试验成果表、水质分析成果表、钻孔平面位置图、钻孔结构与地层柱状图等。
②计算水文地质参数,包括影响半径〔R〕、渗透系数〔K〕。
③抽水试验工作总结报告
其内容主要包括试验目的与要求、试验方法与过程、试验所得的主要成果、试验中的异常现象与处理、质量评价与结论等。
抽水试验参数计算公式:
1.只有抽水孔观测资料时的Dupuit公式
潜水完整井:
承压完整井:
式中:
K—含水层渗透系数;
Q—抽水井流量;
sw—抽水井中水位降深;
M—承压含水层厚度;
R—影响半径;
H—潜水含水层厚度;
h—潜水含水层抽水后的厚度;
rw—抽水井半径。
2.当有抽水井和观测孔的观测资料时的Dupuit或Thiem公式
承压完整井:
Thiem公式:
潜水完整井:
Thiem公式:
式中hw——抽水井中水柱高度;
h1、h2——与抽水井距离为r1和r2处观测孔〔井〕中水柱高度,分别等于初始水位H0与井中水位降深s之差,h1=H0–s1;h2=H0–s2。
其余符号意义同前。
当前水井中的降深较大时,可采用修正降深。
修正降深s’与实际降深s之间的关系为:
矿区孔水位观测记录表第页
时间
水位〔米〕
时间
水位〔米〕
时间
水位〔米〕
矿区孔抽水观测记录表第页
时间
水位
〔m〕
降深
〔m〕
堰口高
〔cm〕
提筒
筒数
流量
〔l/s〕
单位涌水量
〔l/s·m〕
气温
〔℃〕
水温
〔℃〕
备注