常用抽水试验工作方法及参数计算
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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及含水层(组)间的水力联系,为预算矿坑涌水量及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及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及各含水层(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、地下水长期观测及水样采取规程》和国家标准《矿区水文地质工程地质勘探规范》(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
t)含水层。
为上三叠统塔里奇克组(T
3
(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,以能满足规范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S
1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S
2=2/3S
1
,S
3
=1/3S
1
。
(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,以便及时发现抽水过程中的异常,及时处理。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、钻孔结构及地层柱状图等。
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、试验方法及过程、试验所得的主要成果、试验中的异常现象及处理、质量评价及结论等。
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:
KH
s R r R h H Q K r R h H K Q w w
w
2ln )(ln ln )(2222=-=--=ππ承压完整井:
K
s R r R M s Q K r R s KM Q w w
w w
w 10ln 2ln ln 2==-=ππ式中:K —含水层渗透系数(m/d);
Q —抽水井流量(m 3/d);
s w —抽水井中水位降深(m);
M —承压含水层厚度(m);
R —影响半径(m);
H —潜水含水层厚度(m);
h —潜水含水层抽水后的厚度(m);
r w —抽水井半径(m)。