煤矿水文地质勘探思考范文

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1试验方法与数据来源

为了取得比较切合实际的水文地质参数，本文采用抽水试验方法获取原始数据进行求参。本次试验共布置三组各三个钻孔，其中C1代表抽水钻孔，G1和G2为观测钻孔，钻孔布置见图1。C1钻孔在对指定含水层进行抽水试验时，G1和G2作为其同含水层观测孔进行水位观测。抽水层位为煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压含水层，含水层岩性为细、中、粗粒砂岩，抽水层段上部地层下入无缝钢管，采用水泥永久隔离止水。抽水方式为稳定流抽水试验，稳定标准为最远端观测孔水位稳定达到两小时以上。抽水试验数据详见表1。

2水文地质参数的确定

2.1渗透系数K的确定对于承压完整井抽水试验，分别按照单孔抽水、一个观测孔和两个观测孔稳定流三种方法进行求参。

2.2影响半径R的确定单孔抽水试验的R值可由式(1)、(2)进行迭代计算求得。带一个观测孔的抽水试验(如利用观测孔1)2.3修正降深S''''的确定但在单井抽水过程中，在主抽孔井筒中观测到的水位降深是没有消除井损值的水位降深，和井壁含水层的实际水位有一差值，需要进行修正。目前，根据单孔抽水试验的水位降深S和与其流量Q多次曲线方程所确定的经验公式法来确定水文地质参数是比较流行的方法之一。考虑井损，承压完整井涌水量方程式可写作:

3求参结果分析

3.1渗透系数K的求参结果分析根据式(1)、(3)、(4)分别求得单孔抽水、一个观测孔和两个观测孔三种抽水方式下的K值，求参结果见表2。从表2可以看出，三种不同抽水方式下求得的K值相差很大。与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较，则三个孔组单孔抽水试验所得渗透系数K的误差分别为40.54%、23.19%、7.80%，带一个观测孔的渗透系数K误差分别为7.49%、1.14%、2.49%，说明带观测孔的抽水试验比不带观测孔的单孔抽水试验计算结果误差更小一些。单孔抽水试验所得K值离散程度分别达到了15.88%、17.03%、13.34%，带一个观测孔所得参数的离散度分别为0.55%、0.20%、0.38%，而带两个观测孔的计算值离散程度分别仅为0.05%、0.66%、0.15%，说明带两个观测孔所得K值基本上为一固定不变的值，而单孔抽水试验所得K值为一个随流量而变化的不定值。

3.2影响半径R的求参结果分析根据式(2)、(5)、(6)分别求得单孔抽水、一个观测孔和两个观测孔三种抽水方式下的R值，求参结果见表3。从表3可以看出，三种不同抽水方式下求得的R值亦相差很大。与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较，则单孔抽水试验所得影响半径R值的误差更是分别达到了97.86%、84.52%、68.88%，带一个观测孔的R误差分别为24.37%、2.07%、3.88%，进一步说明带观测孔的抽水试验比不带观测孔的单孔抽水试验求参结果更准确一些。同样，单孔抽水所得R值离散度达95.44%、103.16%、108.37%，带一个观测孔计算的R值离散度分别为2.15%、0.74%、0.87%，带两个观测孔的离散度仅为0.86%、0.43%、0.17%，说明带两个观测孔计算的R值接近一个常数值，而单孔抽水所得R值为一个随流量和降深而变的值。

3.3修正降深S''''的求参结果分析将表4中抽水试验资料代入式(8)、(9)，计算得出一孔组:a=0.3468d/m2，b=－6E－06d2/m;二孔组a=0.7293d/m2，b=－4.4E－05d2/m;三孔组:a=1.9806d/m2，b=－0.00026d2/m。若有带两个观测孔的抽水试验资料，则可通过式(6)计算出R值，再将R值代入式(10)，计算得出对主孔降深S''''修正后的K''''值，一孔组:K''''=0.03733m/d;二孔组:K''''=0.03896m/d;三孔组:K''''=0.02595m/d。与之前用带两个观测孔计算所得K值相比误差分别为5.23%、1.24%、2.66%。若无观测孔或只有一个观测孔资料，则使用式(7)对主孔降深进行修正，用修正后的降深计算K''''值，见表5。从表5可以看出，对主抽孔降深修正后所计算的参数，与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较，则单孔抽水试验所得渗透系数K的误差分别为37.87%、23.19%、15.30%，R值误差分别97.86%、84.52%、64.92%，带一个观测孔的渗透系数K误差为2.3%、1.00%、2.51%，R值的误差达到了24.24%、1.80%、3.87%。单孔抽水试验K''''离散度分别为15.71%、17.03%、14.61%，R''''离散度分别为95.46%、103.16%、96.11%，带一个观测孔K''''离散度分别为0.26%、0.26%、0.43%，R''''离散度分别为1.30%、1.02%、0.91%。由此可见，即使采用消除井损的公式对降深进行修正，单孔抽水和带一个观测孔的抽水试验也不能求得精确的水文地质参数，但带一个观测孔的抽水试验方式的求参结果误差相对小些。

4结论与讨论

1)不同的抽水试验及求参方式对水文地质参数的影响比较大。与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较，单孔抽水试验所得渗透系数K的误差达到了7.80%－40.54%，影响半径R值误差更是达到了68.88%－97.86%。带一个观测孔的渗透系数K误差为1.14%－7.49%，影响半径R误差为2.07%－24.26%。且单孔抽水所得K和R值离散度非常大，带一个观测孔的离散度较小，带两个观测孔的离散度最小。2)使用吉哈尔特经验公式和裘布依公式共同计算K和R值时，会造成很大的误差。在裘布依理想含水层中抽水时R是一个固定的常数，而吉哈尔特经验公式中R是Sw的函数，两者在性质上是完全不同的。另外，由于奚哈德经验公式中R是Sw的函数，不同的Q也会得到不同的K值，而在层流范围内，K是一个反应含水层渗透性能的不变的常数。3)即使采用消除井损的公式对降深进行修正，单孔抽水和带一个观测孔的抽水试验也不能求得精确的水文地质参数。本文使用最小二乘法对降深进行修正后，用单孔和带一个观测孔所计算的参数误差及离散度没有明显的减小。4)稳定流抽水试验应使用带两个观测孔的观测数据，水位监测应使用精确度高的自动检测仪器。为了矿井的安全生产，稳定流抽水试验计算参数时应采用带两个观测孔的观测数据计算。带观测孔的稳定流抽水试验，K和R均是观测孔水位降深的函数，水文地质参数对水位降深非常灵敏，因此，观测孔水位观测设备应尽可能采用精确度高的自动检测仪器。

作者：朱宏军黄选明胡莉莉邵东梅单位：中煤科工集团西安研究院有限公司陕西省煤矿水害防治技术重点实验室