基于抽水試驗實測數據分析單位涌水量換算

杜亞仙

（河北省煤田地質勘查院，河北 邢臺 054000）

0 引言

煤礦充水含水層單位涌水量是評價含水層富水性的重要依據。為了評價含水層的富水性，根據《煤礦防治水細則》附錄一要求，鉆孔單位涌水量換算是以口徑91 mm 及抽水水位降深10 m 為準[1]。但實際生產單位由于采用不同的鉆探工藝，造成提交的資料口徑和降深不一致，使單位涌水量無法進行對比分析，影響了原始資料的使用[2]。因此，需要對單位涌水量進行標準化換算。單位涌水量的換算，實質上是將單位涌水量標準化和規范化，只有按相同標準來進行分類，才能體現出分類公平合理的科學性。目前的換算方法主要有基于Excel 進行Q-S 曲線的確定[3]，利用最小二乘法[4]或Matlab 進行Q-S 曲線的擬合[5]。本文采用Q-S 曲線的確定及最小二乘法2 種方法結合起來，即用Excel 處理抽水試驗實測數據，繪制q=f（S） 曲線，用單位涌水量法判斷曲線類型，采用最小二乘法確定Q-S曲線的參數，確定Q-S 曲線方程，求解降深10 m時的單位涌水量。此次研究抽水試驗實測數據來源于邢臺市邢北詳查區7-3 鉆孔，抽水含水層為第四系底部砂礫石，含水層厚度18.3 m，抽水孔徑為108 mm。鉆孔所處區域第四系底部砂礫石滲透性能較好，主要通過露頭接受大氣降水補給，補給來源相對較差。依據該鉆孔抽水試驗實測數據分步驟介紹單位涌水量換算過程，供需要者參考。

1 涌水量換徑

邢臺市邢北詳查區一水文鉆孔進行抽水試驗，得到每一抽水落程穩定時的流量Qi和水位降深Si（i=1,2,3），見表1，利用公式（1） 將流量Qi換算成孔徑為91 mm 的抽水孔的流量，然后計算單位涌水量。

表1 7-3 孔第四系底部砂礫石抽水試驗數據Table 1 Pumping test data of Quaternary bottom sand and gravel in hole 7-3

2 判定曲線類型求解降深為10 m 的單位涌水量[6-7]

根據3 次以上抽水或放水試驗資料在q-S 直角坐標系中繪出q-S 曲線，以此作為判斷依據，如圖1 所示。

圖1 單位涌水量與水位降低關系曲線圖Fig.1 Relation curve between unit water inflow and water level lowering

Ⅰ為水平直線（直線型）；Ⅱ為向下的斜線（拋物線型）；Ⅲ為凹面向下的折線（指數曲線型）；Ⅳ為凹面向上的折線（對數曲線型）；Ⅴ為單位涌水量隨水位降低的增加而增大，資料不可靠。

根據換算后的數據用Excel 進行數據處理繪制q=f（S） 曲線，如圖2 所示。

圖2 7-3 孔q-S 曲線圖Fig.2 The q-S curve in hole 7-3

圖2 曲線與圖1 中Ⅲ形狀相同，據此判定曲線類型為指數型，曲線方程為：

3 結 論

（1） 單位涌水量換算方法解決了抽水口徑和抽水水位降深不統一的問題，使之能在相同的標準下對含水層的富水性進行合理地評價。

（2） 單位涌水量的換算需要借助至少3 次降深的抽水試驗資料來判定q-S 曲線類型，因此生產過程中，抽水試驗應至少完成3 次降深。

（3） 曲線的類型與特定的地下水的補給、流態、滲透性及富水性等相聯系。指數曲線常出現在含水層滲透性能較好，其厚度相對較大，補給來源相對較差的地區，與該區域實際相符。