大排矿区抽水试验及涌水量计算
2021-10-30廖家洪
李 俊，廖家洪
（1.广东省核工业地质局二九三大队，广东 广州 510800；2.中国兵器工业北方勘察设计研究院有限公司，河北 石家庄 050000）
大排矿区含水层主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，基岩裂隙水主要赋存在强、中风化岩层的风化裂隙及微风化层构造裂隙中。水文孔ZK403揭露微风化花岗岩岩心破碎～完整，整体较完整，含水层为破碎岩心，厚度8m，含水量少，故采用类似提桶法进行抽水试验，采用3个降深，计算渗透系数。通过计算出来的渗透系数，计算开采标高的涌水量。
1 水文孔地质环境[1]
1.1 构造
水文钻孔ZK403未揭露断层，根据矿区地质环境条件，矿区未见构造经过，区域地质环境周的北东向江山-渔涝-莲都断裂距离矿区直线距离约10km，对矿区的影响一般。
1.2 岩浆岩
水文孔ZK403揭露的岩石主要为燕山三期花岗岩，岩性主要为中细粒黑云母花岗岩，岩性稳定。
1.3 水文孔水工环地质
水文孔ZK403岩性主要为砂质黏性土、花岗岩，0m～10.3m为砂质黏性土；10.3m～185.17m为花岗岩，10.3m～11.0m强风化花岗岩，11.0m～13.2m为中风化花岗岩，中风化花岗岩RQD为40%，强风化和中风化花岗岩裂隙发育；98.8m～106.8m微风化花岗岩RQD为30%，裂隙发育强。ZK403稳定水位为14.49m。因此砂质黏性土和强～中风化花岗岩为透水层，98.8m～106.8m微风化花岗岩为含水层，厚度8m，为承压水。
1.4 水文孔构造
水文孔ZK403孔径：开孔219mm，0m～11.0m孔径219mm；11.0m～23.7m孔径170mm；23.7m～29.5m孔径150mm；29.5m～57.8m孔径130mm；57.8m～82.7m孔径110mm；82.7m～124.2m孔 径91mm；124.2m～185.17m孔径75mm。0m～10.3mPVC管隔水。抽水试验时水泵位于25m。
2 抽水试验
2.1 试抽
在抽水试验前进行试抽，采用1L/s的流量抽水，水位在1分钟内降深达到6.8m，水位下降过快。因此，采用类似提桶法进行抽水。
2.2 类似提桶法
类似提桶法原理为：用水泵进行抽水至标定的容器内，抽取一段时间后停止，记录抽取地下水的容量，然后记录水泵抽取前和抽取后地下水水位降深，类似于每隔一段时间用水桶提取地下水。用总抽取地下水容量除以抽水试验时间为地下水流量Q，水位降深采用水泵抽取前和抽取后后水位降深均值s。用Q—s单对数曲线进行拟合计算出含水层的渗透系数。
2.3 抽水试验[2]
采用标定容器的水桶，应用不同时间间隔：60min、30min和15min，抽取一桶水，按照抽水试验规程1min、2min、2min、5min、5min、10min、20min、30min时 间间隔记录水位降深，同时增加记录水泵抽取前和抽取后水位降深。
应用记录的水位降深，画出抽水试验历时曲线（图1）。根据ZK403水工环地质条件：承压含水层、厚度8m，应用如下公式计算渗透系数：
图1 抽水试验历时曲线
K—渗透系数，m/d；
R0—影响半径，m；
r—水文孔半径，m
Sw—降深，m；
Q—流量，m3/d。
通过上述公式，利用迭代法，当|Ki-Ki-1|≤0.01，取Ki作为含水层的渗透系数，详见表1。
表1 渗透系数计算表
通过对恢复水位进行渗透系数核算，确定含水层渗透系数为0.036m/d。
3 矿坑涌水量预计
本矿区的矿坑涌水预测主要是大气降水，地下水涌水量较小。矿坑涌水量Q预测由地下水涌水量Q1和大气降水量Q2两部分组成。
Q1=2π·K·R0·SwR0=10Sw·K½
Q2=日降水量（m/d）×矿坑汇水面积（m2）×径流系数。
K—渗透系数，m/d；
R0—影响半径，m；
Sw—降深，m；
Q—流量，m3/d。
日最大降水量为216mm/d，年平均降雨量为1740.8mm，矿区总汇水面积约1039519m2，当地地表径流系数为0.8，矿体开挖平均高程+201.73m。计算结果见表2。
表2 矿区涌水量计算表
4 结论
通过应用类似提桶法进行抽水试验，试验数据处理合理，求取出来的渗透系数符合工程要求。
