李 俊,廖家洪
(1.廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì),廣東 廣州 510800;2.中國兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,河北 石家莊 050000)
大排礦區(qū)含水層主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水,基巖裂隙水主要賦存在強(qiáng)、中風(fēng)化巖層的風(fēng)化裂隙及微風(fēng)化層構(gòu)造裂隙中。水文孔ZK403揭露微風(fēng)化花崗巖巖心破碎~完整,整體較完整,含水層為破碎巖心,厚度8m,含水量少,故采用類似提桶法進(jìn)行抽水試驗(yàn),采用3個(gè)降深,計(jì)算滲透系數(shù)。通過計(jì)算出來的滲透系數(shù),計(jì)算開采標(biāo)高的涌水量。
水文鉆孔ZK403未揭露斷層,根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件,礦區(qū)未見構(gòu)造經(jīng)過,區(qū)域地質(zhì)環(huán)境周的北東向江山-漁澇-蓮都斷裂距離礦區(qū)直線距離約10km,對(duì)礦區(qū)的影響一般。
水文孔ZK403揭露的巖石主要為燕山三期花崗巖,巖性主要為中細(xì)粒黑云母花崗巖,巖性穩(wěn)定。
水文孔ZK403巖性主要為砂質(zhì)黏性土、花崗巖,0m~10.3m為砂質(zhì)黏性土;10.3m~185.17m為花崗巖,10.3m~11.0m強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,11.0m~13.2m為中風(fēng)化花崗巖,中風(fēng)化花崗巖RQD為40%,強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化花崗巖裂隙發(fā)育;98.8m~106.8m微風(fēng)化花崗巖RQD為30%,裂隙發(fā)育強(qiáng)。ZK403穩(wěn)定水位為14.49m。因此砂質(zhì)黏性土和強(qiáng)~中風(fēng)化花崗巖為透水層,98.8m~106.8m微風(fēng)化花崗巖為含水層,厚度8m,為承壓水。
水文孔ZK403孔徑:開孔219mm,0m~11.0m孔徑219mm;11.0m~23.7m孔徑170mm;23.7m~29.5m孔徑150mm;29.5m~57.8m孔徑130mm;57.8m~82.7m孔徑110mm;82.7m~124.2m孔 徑91mm;124.2m~185.17m孔徑75mm。0m~10.3mPVC管隔水。抽水試驗(yàn)時(shí)水泵位于25m。
在抽水試驗(yàn)前進(jìn)行試抽,采用1L/s的流量抽水,水位在1分鐘內(nèi)降深達(dá)到6.8m,水位下降過快。因此,采用類似提桶法進(jìn)行抽水。
類似提桶法原理為:用水泵進(jìn)行抽水至標(biāo)定的容器內(nèi),抽取一段時(shí)間后停止,記錄抽取地下水的容量,然后記錄水泵抽取前和抽取后地下水水位降深,類似于每隔一段時(shí)間用水桶提取地下水。用總抽取地下水容量除以抽水試驗(yàn)時(shí)間為地下水流量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單對(duì)數(shù)曲線進(jìn)行擬合計(jì)算出含水層的滲透系數(shù)。
采用標(biāo)定容器的水桶,應(yīng)用不同時(shí)間間隔:60min、30min和15min,抽取一桶水,按照抽水試驗(yàn)規(guī)程1min、2min、2min、5min、5min、10min、20min、30min時(shí) 間間隔記錄水位降深,同時(shí)增加記錄水泵抽取前和抽取后水位降深。
應(yīng)用記錄的水位降深,畫出抽水試驗(yàn)歷時(shí)曲線(圖1)。根據(jù)ZK403水工環(huán)地質(zhì)條件:承壓含水層、厚度8m,應(yīng)用如下公式計(jì)算滲透系數(shù):
圖1 抽水試驗(yàn)歷時(shí)曲線
K—滲透系數(shù),m/d;
R0—影響半徑,m;
r—水文孔半徑,m
Sw—降深,m;
Q—流量,m3/d。
通過上述公式,利用迭代法,當(dāng)|Ki-Ki-1|≤0.01,取Ki作為含水層的滲透系數(shù),詳見表1。
表1 滲透系數(shù)計(jì)算表
通過對(duì)恢復(fù)水位進(jìn)行滲透系數(shù)核算,確定含水層滲透系數(shù)為0.036m/d。
本礦區(qū)的礦坑涌水預(yù)測主要是大氣降水,地下水涌水量較小。礦坑涌水量Q預(yù)測由地下水涌水量Q1和大氣降水量Q2兩部分組成。
Q1=2π·K·R0·SwR0=10Sw·K?
Q2=日降水量(m/d)×礦坑匯水面積(m2)×徑流系數(shù)。
K—滲透系數(shù),m/d;
R0—影響半徑,m;
Sw—降深,m;
Q—流量,m3/d。
日最大降水量為216mm/d,年平均降雨量為1740.8mm,礦區(qū)總匯水面積約1039519m2,當(dāng)?shù)氐乇韽搅飨禂?shù)為0.8,礦體開挖平均高程+201.73m。計(jì)算結(jié)果見表2。
表2 礦區(qū)涌水量計(jì)算表
通過應(yīng)用類似提桶法進(jìn)行抽水試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理合理,求取出來的滲透系數(shù)符合工程要求。