王新建 徐亞飛

摘 要：利用抽水試驗方法查明水文地質(zhì)特征及含水層參數(shù)是水文勘察的重要手段，文章利用鉆孔抽水試驗數(shù)據(jù)，采用穩(wěn)定流公式法、作圖法、解析法，較為準(zhǔn)確地計算推覆體灰?guī)r地下水的水文地質(zhì)參數(shù)，并對參數(shù)的選擇合理性進(jìn)行了檢驗，最后根據(jù)資料分析其富水性特征，為煤礦安全開采提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：抽水試驗；參數(shù)計算；富水性；推覆體灰?guī)r

皖北礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，水害威脅較為嚴(yán)重，發(fā)生多起突水事件，給礦井帶來慘重的危害，利用地面鉆孔施工合理的評價含水層的富水性特征，解放受水威脅煤炭儲量，實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)，延長其服務(wù)年限具有重大的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。文章以錢營孜煤礦東翼推覆體灰?guī)r勘探工程為例，綜合研究鉆探施工中水文觀測和抽水試驗數(shù)據(jù)，淺析抽水試驗參數(shù)及含水層富水性特征。

1 研究區(qū)概況

錢營孜煤礦東一采區(qū)位于煤礦東南部，東部邊界發(fā)育DF200斷層，最大落差達(dá)500m，是東翼推覆體灰?guī)r形成的直接成因。本研究區(qū)推覆體灰?guī)r之上被厚51.65～90.30m的第四系所覆蓋，局部第四系底含為粘土夾砂礫，形成“天窗”；頂部灰?guī)r風(fēng)化強烈，裂隙發(fā)育，造成灰?guī)r水和第四系底部砂層含水層有著密切的水力聯(lián)系，對下部3煤層開采造成威脅。為解決推覆體灰?guī)r構(gòu)造的結(jié)構(gòu)及空間分布、水文地質(zhì)特征、與第四系松散層的連通性等問題，在推覆體傾向和走向上，鉆探施工鉆孔5個，對推覆體灰?guī)r進(jìn)行抽水試驗。其工程布置圖見圖1。

2 抽水試驗

2.1 穩(wěn)定流抽水試驗

穩(wěn)定流抽水試驗滲透系數(shù)和影響半徑計算選用公式，水文地質(zhì)參數(shù)見表1：

2.2 非穩(wěn)定流抽水試驗

單孔抽水試驗完成后并同步觀測恢復(fù)水位48h，以T1孔為主孔，其他孔觀測孔，進(jìn)行地面群孔非穩(wěn)定流抽水試驗， Q-S-T圖見圖2，參數(shù)計算方法采用lgs～lgt、s～lgt和s～lgr直線圖解法及水位恢復(fù)法，現(xiàn)分述如下：

2.2.1 降深-時間（lgs～lgt）配線法

用同一觀測孔不同時間的時間降深資料，作s～t雙對數(shù)關(guān)系曲線與模數(shù)相同的泰斯曲線W（u）～1/u配合，取得配合點，求出T和μ，按下式計算：

式中：[W（u）]、 [1/u]、 [s]、 [t]為配合點座標(biāo)。

2.2.2 降深-距離（s～lgr）圖解法

（1）計算導(dǎo)水系數(shù)（T）和儲水系數(shù)（μ）

采用同一方向上，不同觀測孔同一時間的水位降深值，作s～lgr關(guān)系曲線，取其后期直線段斜率，按下式計算：

（2）計算影響半徑（R）和水躍值（△h）

利用抽水結(jié)束時同一方向各觀測孔水位降深，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為抽水時主孔實際降深，水躍值按下式計算：

式中：Sn-圖解主孔降深（m）；Sw-抽水實測主孔降深（m）

2.2.3 降深-時間（s～lgt）圖解法

根據(jù)同一觀測孔不同時間的降深資料在單對數(shù)坐標(biāo)紙上作s～lgt關(guān)系曲線（見圖3），取其后期直線段斜率和直線段在時間軸上截距to，用下式計算：

2.2.4 水位恢復(fù)法

選用抽水主孔和距主孔較近的觀測孔水位恢復(fù)資料，用抽水結(jié)束后鉆孔中的剩余降深（S′）抽水延續(xù)時間（tp）及水位恢復(fù)時間（t′）資料在單對數(shù)紙上作S′～lg（1+tp/t'）關(guān)系曲線，取其后期直線段斜率i，按下式計算：

2.3 水文地質(zhì)參數(shù)選擇

2.3.1 涌水量（Q）、單位涌水量（q）、含水層厚度（M）

群孔抽水時T1孔鉆孔涌水量Q=26.172m3/h，單位涌水量q=0.468L/（m.s），T1孔含水層厚度（M=54.93m），作為水量計算和資源評價的依據(jù)，由于觀測孔T4、T5水位變化極小，利用附近T2、T3孔資料計算，具體曲線所求參數(shù)見表2。

2.3.2 影響半徑（R）

影響半徑采用圖解值1190m，計算時采用值為1190m，

2.3.3 導(dǎo)水系數(shù)（T）、貯水系數(shù)（μ）、滲透系數(shù)（K）

導(dǎo)水系數(shù)采用計算的平均值：T=230.250m2/d，貯水系數(shù)采用值為μ（=4.935×10-3，滲透系數(shù)采用值K=4.192m/d，具體參數(shù)選擇見表3。

2.3.4 參數(shù)檢驗

根據(jù)所選擇的參數(shù)，按公式：

對鉆孔水位降深進(jìn)行檢驗（t取3300min），從表4可以看出觀測孔誤差都小于10%。證明所選擇參數(shù)較準(zhǔn)確可靠，可以作為含水層富水性、涌水量判斷依據(jù)。

3 含水層富水性特征

3.1 巖溶裂隙發(fā)育特征

推覆體灰?guī)r隨DF200斷層變化，由西向東逐漸增厚，從第四系風(fēng)化帶隨斷層傾向逐步向深部延伸，巖性主要為為灰色、灰白色灰?guī)r灰?guī)r，局部呈褐鐵色，水蝕嚴(yán)重，厚度約198.65m～334m，頂部小溶洞較發(fā)育，孔徑3～6mm；受推覆構(gòu)造的作用，不規(guī)則裂隙發(fā)育多被方解石充填，裂隙寬1～7mm；底部在斷層破碎帶接觸處巖芯破碎；鉆探施工過程中灰?guī)r段全漏水，K=4.192m/d，T=230.250m2/d，證明灰?guī)r巖溶較發(fā)育，富水性強，連通性較好，是良好的地下水儲存和運移通道。

3.2 富水性特征

鉆探施工中推覆體灰?guī)r頂部風(fēng)化及底部構(gòu)造破碎帶漏水大，說明該位置富水性相對較強；穩(wěn)定流抽水試驗參數(shù)q=0.4345～1.37l/s.m，k=0.8927～1.1m/d，含水層富水性中等～強，富水性不均一；群孔非穩(wěn)定流抽水試驗，地下水徑流方向從西南到北東，K=4.192m/d，T=230.250m2/d，該含水層富水性強。

4 結(jié)束語

通過單孔穩(wěn)定流和群孔非穩(wěn)定流抽水試驗比較，發(fā)現(xiàn)群孔非穩(wěn)定參數(shù)更具有現(xiàn)實意義，可以提高了含水層的水文地質(zhì)參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性；通過對推覆體灰?guī)r含水層水文地質(zhì)參數(shù)的分析判斷，說明該含水層具富水性強、導(dǎo)水性好的特性，可以作為安全開采推覆體灰?guī)r下3煤的重要理論依據(jù)。

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作者簡介：王新建（1981，1-），男，安徽東至人，地質(zhì)工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、煤田地質(zhì)方面的研究工作。