某矿山深部承压含水层水文地质参数的计算

2018-07-30张心山

采矿技术 2018年4期

张心山

(中国黄金集团中原矿业有限公司，河南三门峡市 472200)

水文地质参数是矿山开展矿山防治水工作的基础依据，矿山一般通过大型抽水试验或关(放)水试验获得基础观测数据，然后依据地下水动力学井流理论进行计算。由于抽水试验观测数据较多，且地质体比较复杂，故传统人工非稳定流配线法和直线图解法耗时较多，有时结果差异很大。随着计算机技术的发展现矿山含水层水文地质参数计算多采用加拿大的Aquifertest软件，该软件可以采用多种方法计算，相互验证，提高计算的时效和精度[1-3]。

1 深部承压含水层特征

深部承压含水层在垂向上受龙潭组(P2l)相对隔水层的影响，其水位、水温和水化学类型均与浅部岩溶—裂隙含水层及地表水差异明显，说明其与浅部岩溶—裂隙含水层联系微弱，属于相对封闭的深部岩溶承压含水层；平面上深部承压含水层在区域范围内延伸广泛，地下水储量巨大。根据矿区水文地质资料，该含水层距顶板330 m左右的厚度范围内岩溶较为发育，向下岩溶发育程度显著降低，确定矿区范围内茅口灰岩含水层的厚度为330 m。

2 抽水试验

本次利用长田一号探矿井针对深部承压含水层开展大型非稳定流抽水试验，历时5 d，平均抽水量278.5 m3/h，试验中通过ZK27140，ZK22340，ZK23940，ZK6324，ZK5532水文观测孔观测深部承压水水位，其中水位降深最大的是ZK23940观测孔，其水位下降了 6.28 m；水位降深最小的是ZK5532观测孔，其水位下降了 0.95 m，各深部承压水位观测孔与抽水孔之间距离及最终降深如表1所示。

表1 各观测孔距抽水孔距离及最终降深

3 非稳定流抽水试验参数求解

针对长田一号探矿井大型非稳定流抽水试验，为提高计算准确性及其精度，分别利用Aquifertest软件中的泰斯标准曲线配比法和Cooper-Jacob直线图解法计算深部承压含水层的水文地质参数[4-5]。

3.1 泰斯标准曲线配比法

根据泰斯标准曲线配比法原理，对ZK22340、ZK27140、ZK5532、ZK23940和ZK6324共5个深部承压含水层水文观测孔在抽水试验中的观测数据进行曲线拟合，拟合结果如图1所示，整体拟合较好。通过软件计算平均渗透系数K=0.572 m/d，平均弹性给水度μ*=1.28×10-3，具体参数如表2所示。

图1 各观测孔观测数据标准曲线对比法拟合曲线

表2 泰斯标准曲线配比法计算结果

3.2 Cooper-Jacob直线图解法

当u≤0.05时，泰斯公式简化为Cooper-Jacob公式。通过Aquifertest软件基于Cooper-Jacob时间—降深直线法原理，对ZK22340、ZK27140、ZK5532、ZK23940和ZK6324共5个深部承压含水层水文观测孔在抽水试验中的观测数据进行曲线拟合，部分钻孔拟合结果如图2所示，通过软件计算平均渗透系数K=0.621 m/d，平均弹性给水度μ*=1.381×10-3，计算的含水层具体参数如表3所示。

图2 部分钻孔拟合曲线

3.3 计算结果对比分析

利用Aquifer Test软件中的Theis和Cooper—Jacob理论分析法求解矿区深部承压含水层的水文地质参数，各孔的水文地质参数有一定的差异，说明含水层具有明显的各向异性；Cooper—Jacob理论分析法为简化的Theis计算法，因此计算结果有一定的差异，根据表2和表3两种方法计算的单孔渗透性最大差值为0.096(ZK27140)，最小差值为0.004(ZK27140)，符合要求。同样其计算的弹性给水度误差也基本可控，说明计算结果比较可靠。从图1和图2对比可以看出，Theis标准曲线法的拟合效果相对于Cooper—Jacob理论分析法的拟合效果更好，因此其更能反映含水层的真实情况，因此选择Theis标准曲线法的计算结果作为本次抽水试验计算的含水层水文地质参数，即深部承压含水层的渗透系数K=0.572 m/d，弹性给水度μ*= 1.28×10-3。