礦山豎井工程勘察井筒涌水量預(yù)測(cè)

吳高權(quán)

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四七隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410129）

井筒涌水量的大小對(duì)豎井的施工工期及成本有很大影響，當(dāng)前井筒涌水量計(jì)算常用的方法有比擬法、大井法等。張麗閣[1]運(yùn)用大井法對(duì)東龐礦西龐井新風(fēng)井井筒涌水量進(jìn)行了預(yù)測(cè)；方向清等[2]借助MAPGIS空間分析平臺(tái)，采用達(dá)西公式給出了礦井涌水量計(jì)算模型和方法；朱慧秦等[3]運(yùn)用大井法進(jìn)行了礦井涌水量的預(yù)算；常敏[4]通過抽水試驗(yàn)，運(yùn)用大井法和Q-S曲線法對(duì)井筒涌水量進(jìn)行了預(yù)算。本文通過單孔綜合抽水試驗(yàn)，運(yùn)用大井法，結(jié)合擬建豎井附近既有提升井實(shí)際涌水量，對(duì)擬建豎井井筒涌水量進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。

1 工程概況

擬建礦山井筒設(shè)計(jì)深度1145m，井筒半徑按6m考慮，設(shè)計(jì)鉆孔位于豎井東側(cè)，中心距約15m，終孔深度1150.1m，豎井距西側(cè)既有1號(hào)提升井約120m。

場(chǎng)地原始地貌為熔巖微丘，局部地勢(shì)較低地段經(jīng)堆填，現(xiàn)狀場(chǎng)地地勢(shì)平坦，整體位于溝谷開闊地段。區(qū)域地質(zhì)資料顯示，場(chǎng)地褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，其中褶皺構(gòu)造在下部構(gòu)造層中比較發(fā)育，褶皺緊密，巖層陡傾甚至倒轉(zhuǎn)；但鉆探未見到較大的斷裂構(gòu)造，可見小型的構(gòu)造錯(cuò)裂、擦痕以及巖石的局部動(dòng)力變質(zhì)與擠壓破碎現(xiàn)象，由巖芯上觀察，此類構(gòu)造其定向排列基本以陡傾角、薄層為主。場(chǎng)地水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，區(qū)內(nèi)水系不發(fā)育，場(chǎng)地內(nèi)地表水為大氣降水及雪融水，平時(shí)基本干枯無水，下滲及蒸發(fā)較快；場(chǎng)地內(nèi)地下水類型為松散巖類孔隙水、風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水、基巖構(gòu)造裂隙水，鉆探過程中未發(fā)生漏水、涌水現(xiàn)象，富水性弱。

2 抽水試驗(yàn)成果

抽水試驗(yàn)是計(jì)算水文參數(shù)的主要手段之一，結(jié)合甲烏拉區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域水文地質(zhì)資料及既有提升井實(shí)際涌水情況，本次對(duì)各含水層采用了單孔穩(wěn)定流綜合抽水試驗(yàn)，抽水設(shè)備為深井泵，抽水過程中嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程要求進(jìn)行。抽水試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 抽水試驗(yàn)參數(shù)表

計(jì)算潛水水文參數(shù)采用的公式如下：

計(jì)算承壓水水文參數(shù)采用的公式如下：

式中：K—滲透系數(shù)，m/d；Q—涌水量，m3/d；R—抽水影響半徑，m；H—水頭高度，m；h—抽水時(shí)含水層厚度，m；r—抽水段半徑，m；S—降深，m；M—承壓水含水層厚度，m。

計(jì)算成果見表2。因場(chǎng)地內(nèi)的地下水補(bǔ)給主要來源于為大氣降水及場(chǎng)地外地下水徑流，且構(gòu)造裂隙水受風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給，而構(gòu)造裂隙含水帶之間水力聯(lián)系較弱，地下水沿構(gòu)造走向徑流較暢通；又抽水試驗(yàn)期間礦區(qū)大氣降水情況基本一致，基本可排除降水對(duì)試驗(yàn)成果的影響，因此本次抽水試驗(yàn)成果可靠，可作為井筒涌水量預(yù)測(cè)的依據(jù)。

3 井筒涌水量預(yù)測(cè)

場(chǎng)地內(nèi)工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地層巖體較完整，構(gòu)造破碎帶及影響帶稍發(fā)育。水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，含水構(gòu)造及導(dǎo)水構(gòu)造稍發(fā)育，鉆探時(shí)未發(fā)現(xiàn)漏水及涌水現(xiàn)象。根據(jù)抽水試驗(yàn)成果，對(duì)于井筒實(shí)際涌水量的預(yù)測(cè)，本次采用大井法進(jìn)行計(jì)算：

松散巖類孔隙水+風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水井筒涌水量計(jì)算公式如下：

基巖構(gòu)造裂隙水承壓轉(zhuǎn)無壓井筒涌水量計(jì)算公式如下：

表2 抽水試驗(yàn)成果表

式中：Q—井筒涌水量，m3/d；K—含水層滲透系數(shù)，m/d；H—水頭高度，m；M—含水層厚度，m（M=33.5m）；S—降深，m；h—井中出水段積水高度，m（井筒中不允許有積水h=0m）；R井—井筒影響半徑，m；r井—井筒半徑，m；R—抽水影響半徑，m。

根據(jù)上式計(jì)算出豎井含水層涌水量如表3所示：

表3 井筒含水層涌水量計(jì)算表

從計(jì)算結(jié)果可知，該豎井涌水量較小，與水文地質(zhì)資料基本相符，符合擬建豎井附近1號(hào)提升井的實(shí)際涌水情況。可見在水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單場(chǎng)地采用單孔綜合抽水試驗(yàn)可以滿足技術(shù)要求。

4 結(jié)論

（1）礦區(qū)前期詳盡的地質(zhì)資料對(duì)后期新建豎井勘察方案的編制可以起到良好的指導(dǎo)作用，可以為豎井勘察節(jié)約成本，節(jié)省工期。

（2）在水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單場(chǎng)地，單孔綜合抽水試驗(yàn)可作為擬建豎井獲取水文參數(shù)的一種有效手段。

（3）承壓含水層的水頭高度應(yīng)充分考慮勘察成果、已有水文資料及場(chǎng)地附近已有豎井含水層的涌水情況，綜合選取，其涌水量計(jì)算結(jié)果才能更好的體現(xiàn)場(chǎng)地的實(shí)際情況，否則將與實(shí)際情況不符。

（4）本次采用“大井法”計(jì)算井筒涌水量系假定豎井施工地層為一均質(zhì)含水地層，且為穩(wěn)定流，與實(shí)際的地層情況有一定的差別，但根據(jù)本次勘察成果及已有工程經(jīng)驗(yàn)，該方法仍是當(dāng)前預(yù)測(cè)井筒涌水量的一種有效手段。