煤礦水文地質勘探思考范文

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1試驗方法與數據來源

為了取得比較切合實際的水文地質參數，本文采用抽水試驗方法獲取原始數據進行求參。本次試驗共布置三組各三個鉆孔，其中C1代表抽水鉆孔，G1和G2為觀測鉆孔，鉆孔布置見圖1。C1鉆孔在對指定含水層進行抽水試驗時，G1和G2作為其同含水層觀測孔進行水位觀測。抽水層位為煤層頂板砂巖孔隙裂隙承壓含水層，含水層巖性為細、中、粗粒砂巖，抽水層段上部地層下入無縫鋼管，采用水泥永久隔離止水。抽水方式為穩定流抽水試驗，穩定標準為最遠端觀測孔水位穩定達到兩小時以上。抽水試驗數據詳見表1。

2水文地質參數的確定

2.1滲透系數K的確定對于承壓完整井抽水試驗，分別按照單孔抽水、一個觀測孔和兩個觀測孔穩定流三種方法進行求參。

2.2影響半徑R的確定單孔抽水試驗的R值可由式(1)、(2)進行迭代計算求得。帶一個觀測孔的抽水試驗(如利用觀測孔1)2.3修正降深S''''的確定但在單井抽水過程中，在主抽孔井筒中觀測到的水位降深是沒有消除井損值的水位降深，和井壁含水層的實際水位有一差值，需要進行修正。目前，根據單孔抽水試驗的水位降深S和與其流量Q多次曲線方程所確定的經驗公式法來確定水文地質參數是比較流行的方法之一。考慮井損，承壓完整井涌水量方程式可寫作:

3求參結果分析

3.1滲透系數K的求參結果分析根據式(1)、(3)、(4)分別求得單孔抽水、一個觀測孔和兩個觀測孔三種抽水方式下的K值，求參結果見表2。從表2可以看出，三種不同抽水方式下求得的K值相差很大。與帶兩個觀測孔抽水試驗所得參數進行比較，則三個孔組單孔抽水試驗所得滲透系數K的誤差分別為40.54%、23.19%、7.80%，帶一個觀測孔的滲透系數K誤差分別為7.49%、1.14%、2.49%，說明帶觀測孔的抽水試驗比不帶觀測孔的單孔抽水試驗計算結果誤差更小一些。單孔抽水試驗所得K值離散程度分別達到了15.88%、17.03%、13.34%，帶一個觀測孔所得參數的離散度分別為0.55%、0.20%、0.38%，而帶兩個觀測孔的計算值離散程度分別僅為0.05%、0.66%、0.15%，說明帶兩個觀測孔所得K值基本上為一固定不變的值，而單孔抽水試驗所得K值為一個隨流量而變化的不定值。

3.2影響半徑R的求參結果分析根據式(2)、(5)、(6)分別求得單孔抽水、一個觀測孔和兩個觀測孔三種抽水方式下的R值，求參結果見表3。從表3可以看出，三種不同抽水方式下求得的R值亦相差很大。與帶兩個觀測孔抽水試驗所得參數進行比較，則單孔抽水試驗所得影響半徑R值的誤差更是分別達到了97.86%、84.52%、68.88%，帶一個觀測孔的R誤差分別為24.37%、2.07%、3.88%，進一步說明帶觀測孔的抽水試驗比不帶觀測孔的單孔抽水試驗求參結果更準確一些。同樣，單孔抽水所得R值離散度達95.44%、103.16%、108.37%，帶一個觀測孔計算的R值離散度分別為2.15%、0.74%、0.87%，帶兩個觀測孔的離散度僅為0.86%、0.43%、0.17%，說明帶兩個觀測孔計算的R值接近一個常數值，而單孔抽水所得R值為一個隨流量和降深而變的值。

3.3修正降深S''''的求參結果分析將表4中抽水試驗資料代入式(8)、(9)，計算得出一孔組:a=0.3468d/m2，b=－6E－06d2/m;二孔組a=0.7293d/m2，b=－4.4E－05d2/m;三孔組:a=1.9806d/m2，b=－0.00026d2/m。若有帶兩個觀測孔的抽水試驗資料，則可通過式(6)計算出R值，再將R值代入式(10)，計算得出對主孔降深S''''修正后的K''''值，一孔組:K''''=0.03733m/d;二孔組:K''''=0.03896m/d;三孔組:K''''=0.02595m/d。與之前用帶兩個觀測孔計算所得K值相比誤差分別為5.23%、1.24%、2.66%。若無觀測孔或只有一個觀測孔資料，則使用式(7)對主孔降深進行修正，用修正后的降深計算K''''值，見表5。從表5可以看出，對主抽孔降深修正后所計算的參數，與帶兩個觀測孔抽水試驗所得參數進行比較，則單孔抽水試驗所得滲透系數K的誤差分別為37.87%、23.19%、15.30%，R值誤差分別97.86%、84.52%、64.92%，帶一個觀測孔的滲透系數K誤差為2.3%、1.00%、2.51%，R值的誤差達到了24.24%、1.80%、3.87%。單孔抽水試驗K''''離散度分別為15.71%、17.03%、14.61%，R''''離散度分別為95.46%、103.16%、96.11%，帶一個觀測孔K''''離散度分別為0.26%、0.26%、0.43%，R''''離散度分別為1.30%、1.02%、0.91%。由此可見，即使采用消除井損的公式對降深進行修正，單孔抽水和帶一個觀測孔的抽水試驗也不能求得精確的水文地質參數，但帶一個觀測孔的抽水試驗方式的求參結果誤差相對小些。

4結論與討論

1)不同的抽水試驗及求參方式對水文地質參數的影響比較大。與帶兩個觀測孔抽水試驗所得參數進行比較，單孔抽水試驗所得滲透系數K的誤差達到了7.80%－40.54%，影響半徑R值誤差更是達到了68.88%－97.86%。帶一個觀測孔的滲透系數K誤差為1.14%－7.49%，影響半徑R誤差為2.07%－24.26%。且單孔抽水所得K和R值離散度非常大，帶一個觀測孔的離散度較小，帶兩個觀測孔的離散度最小。2)使用吉哈爾特經驗公式和裘布依公式共同計算K和R值時，會造成很大的誤差。在裘布依理想含水層中抽水時R是一個固定的常數，而吉哈爾特經驗公式中R是Sw的函數，兩者在性質上是完全不同的。另外，由于奚哈德經驗公式中R是Sw的函數，不同的Q也會得到不同的K值，而在層流范圍內，K是一個反應含水層滲透性能的不變的常數。3)即使采用消除井損的公式對降深進行修正，單孔抽水和帶一個觀測孔的抽水試驗也不能求得精確的水文地質參數。本文使用最小二乘法對降深進行修正后，用單孔和帶一個觀測孔所計算的參數誤差及離散度沒有明顯的減小。4)穩定流抽水試驗應使用帶兩個觀測孔的觀測數據，水位監測應使用精確度高的自動檢測儀器。為了礦井的安全生產，穩定流抽水試驗計算參數時應采用帶兩個觀測孔的觀測數據計算。帶觀測孔的穩定流抽水試驗，K和R均是觀測孔水位降深的函數，水文地質參數對水位降深非常靈敏，因此，觀測孔水位觀測設備應盡可能采用精確度高的自動檢測儀器。

作者：朱宏軍黃選明胡莉莉邵東梅單位：中煤科工集團西安研究院有限公司陜西省煤礦水害防治技術重點實驗室