基于Aquifertest计算大海则矿井水文地质参数及涌水量

抽水试验是一种在水文地质勘查中最为常用的水文地质试验,以榆林市大海则井田相关资料为依据,通过抽水试验,利用Aquifertest软件中的纽曼模型和博尔顿模型分别对水文地质参数进行确定,最终得出了相应的导水系数值为0.200 m^(2) /min、给水度值0.024、贮水系数值0.000177、渗透系数值4.434 m/d,并采用水平廊道法计算矿坑涌水量为大海则煤矿的涌水量为5169.351 m^(3) /d。此方法误差较小结果可靠,为快速高效地进行水文地质参数计算和涌水量预测提供一种有效方法,同时为后续矿床开采及施工建设提供参考依据。

巨厚非均质含水层中超深孔涌水量预测

解析解模型计算效率高,被广泛应用于估计含水层涌水量。然而,这类模型包含许多假设条件,例如:含水层是均质的、抽水量是常数、忽略井内水头损失等,因此被称为均质模型。事实上,这些假设条件往往得不到满足,导致结果产生不可忽略的误差,尤其是非均质巨厚含水层。同时,均质模型无法估计破碎带的渗透系数与涌水量,不利于解决隧道施工过程中的水患问题。依托新疆天山胜利隧道项目,开展了2次抽水试验。基于综合测井数据和钻孔数据建立地质模型;采用非均质数值模拟方法定量研究超深孔的地下水涌水量。采用第一次抽水试验的观测数据率定模型中的参数,采用第二次抽水试验的观测数据验证模型与率定后参数的合理性。模型反演了破碎带、完整花岗岩和较完整花岗岩的渗透系数,分别为0.00093,0.0005,0.0003 m/d;预测了总涌水量与破碎带的涌水量,分别为14.80,10.46 m^(3)/h,其中破碎带的涌水量占总涌水量的70.676%。野外的观测数据表明超深孔抽水试验过程中井筒内存在水头损失。非均质数值模拟模型比均质模型更能解释超深孔抽水试验数据,均质模型计算的总涌水量结果为18.67 m3/h,高估了涌水量。在隧道施工过程中,非均质模型获取的水动力学参数和涌水量更加可靠。

基于多种解析法和数值法求解巨厚砂岩水文地质参数

在煤矿开采过程中,矿井涌(突)水等事故不仅会造成巨大的经济损失,还严重威胁工作人员的生命安全。水文地质参数在计算矿井涌水量过程中扮演着重要角色,因此,准确测定含水层的水文地质参数对于煤矿防治水等工作具有重要意义。为了获取更加贴近实际的矿区顶板巨厚洛河组砂岩含水层的水文地质参数,以新庄煤矿洛河组巨厚砂岩含水层上、下段的抽水试验资料为依托,采用传统的非稳定流的Theis公式法、Jacob直线图解法和水位恢复法等解析法,结合实际场地特征,计算出洛河组砂岩含水层上、下段的渗透系数分别为0.22~0.59和0.03~0.35 m/d;上段导水系数为128.74~373.67 m^(2)/d,下段为5.52~47.07 m^(2)/d;上段的贮水系数为2.22×10^(-4)~6.69×10^(-3),下段为6.53×10^(-5)~3.29×10^(-3)。并通过FEFLOW软件建立新庄矿区的地下水流数值模型,求解洛河组含水层的水文地质参数,得到洛河组上、下段渗透系数分别为0.55和0.45 m/d。通过多种方法对比分析表明,通过数值模拟法得到的水文地质参数结果与多种解析法计算的结果相近。在此基础上,根据各方法得出的水文地质参数计算矿井涌水量,并与实际涌水量进行对比,结果表明:在含水层上段,采用数值模拟法得到的水文地质参数计算的涌水量更加接近实际涌水量;而在洛河组下段,采用Jac-ob直线图解法得到的水文地质参数计算的涌水量更加接近实际涌水量。进一步提高了水文地质参数计算的准确度,为后期的含水层富水性研究、矿井涌水量预测以及类似矿区顶板巨厚洛河组砂岩含水层的矿井水防治工作提供依据。

基于Aquifertest软件计算灰岩矿区水文地质参数及矿坑涌水量预测

抽水试验是水文地质勘查中最常用的水文地质试验,通过抽水试验,利用Aquifertest软件计算得出水文地质参数,不仅方便快捷而且计算结果精度较高;以安徽省庐江县某灰岩矿区普查资料为依据,通过地表水文地质调查和现场抽水试验,利用软件快速计算水文地质参数,并采用大井法预测矿坑涌水量,为后续矿床开采及施工建设提供参考依据。

临海富水地层地铁隧道施工降水试验研究

以深圳某地铁隧道临海富水砂层段为背景,通过现场工作面附近布设试验降水井,研究地下水位变化及补水关系,根据现场降水试验结果,运用降水理论公式估算临海段地层渗透系数、涌水量,分析了海水与隧道施工区域地下水连通对施工涌水的影响。研究结果表明,临海富水地层地段施工降水易引起海水补给场区地下水,隧道施工期间需采取注浆加固等堵水措施,确保地铁隧道施工质量、安全。

地铁隧道涌水涌砂诱发地面塌陷的大型模型试验研究

为研究地铁隧道涌水涌砂诱发地面塌陷的发生机理,研制水渗流作用下隧道大型模型试验系统,以青岛黄岛区地铁涌水涌砂灾害为例,再现了地铁隧道涌水涌砂诱发地面塌陷的灾害演化发生过程,进一步揭示涌水涌砂诱发地面塌陷的发生机理,在此基础上基于椭圆理论建立涌水涌砂过程中地面最大沉降值的理论预测公式。研究结果表明,地表变形与涌水涌砂具有良好的相关性和滞后性。在涌水涌砂诱发地面沉降过程中,地表变形将经历缓慢变形、急剧变形、地面坍塌3个阶段。地表缓慢变形阶段,灾害影响范围内地表位移缓慢增加,土体土压力及黏土层内测点渗压基本保持不变,而涌水点附近渗压在动水压力作用下逐渐升高。地表急剧变形阶段,土压力和地表位移急剧增加,涌水点附近渗压呈断崖式衰减,而黏土层内测点渗压快速增加,均具有显著的土体塌陷前兆信息,也反映土体塌陷灾害的瞬时特征。地面塌陷阶段,地表变形、土体土压力、涌水点附近渗压基本保持不变。地铁隧道涌水涌砂诱发地面塌陷模型试验研究结果对类似工程防治具有一定的指导意义。

海南石碌铁矿枫树下露天采场涌水量试验研究

采场涌水量预测是矿山设计中的重要一环。但常见涌水量预测设计中,不仅存在渗透系数取值不够准确的情况,而且没有考虑降雨过程的影响,使得预测值与实际值相比偏差较大。针对海南矿业枫树下采场在降雨条件下的采场涌水问题,采用矿坑抽水试验测算、渗流计算反演、钻孔抽水试验等方法测算获得了该矿坑的综合渗透系数、上覆土层渗透系数及局部渗透系数;确定了该露天采场的渗透系数;根据对该矿坑雨季长达四个月的降雨量、矿坑水位及地下水位等数据监测,分析了该矿坑在雨季的涌水量特点;计算了50~70 d一次连续降雨下矿坑水分迁移过程,得到枫树下露天采场降雨过程中涌水量变化渗流机理;研究提出了对于单次100 mm以上的降雨需要进行矿坑外围截排,防止大量地表径流进入矿坑,增加后续抽水的压力。本文研究结果可为海南热带雨林地区涌水量计算提供工程参考。

小王家矿区水文地质特征分析及矿坑涌水量预测

小王家铁矿处于长江中下游成矿带宁芜铁、硫成矿区之雍镇铁矿田南西端延伸部位上。通过分析矿区水文地质特征、抽水试验及预测矿坑涌水量,认为小王家矿区含水层主要为上层由第四系松散状态黏土、砂、砂砾石层,中层由上新近系未固结成岩的粉砂岩、含黏土砂砾石岩,下层由三叠系徐家山组碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组构成;含水层及矿层底部由闪长斑岩构成,富水性相对较弱,由此构成的底板视为隔水底板。采用抽水试验测试渗透系数,采用大井法进行矿坑涌水量预测,为矿床开发建设提供设计依据。

攀枝花兴隆矿区连通性试验及涌水量成因

金沙水电站蓄水后,兴隆矿区矿井涌水量显著增加,为确保煤矿安全生产,对水力联系通道的发育情况以及涌水量增加成因进行深入研究。采用工程钻探取芯、物探测试、岩土实验、水文地质试验等技术手段,系统研究矿区地下水的补给、径流、排泄条件以及过水通道分布。分析认为,兴隆煤矿矿区水力联系通道发育,水平东运输巷矿井至少存在2条补给通道,导致矿井涌水量增加的直接因素是水位抬升;沿岸的井硐、发育的裂缝等提供的通道是间接因素。为进一步采取防治措施保障兴隆煤矿安全生产提供理论指导。

矿井高压裂隙涌水综合治理方法的现场试验

结合山东菏泽龙固煤矿辅二运输巷道顶板涌水的现场工程条件,提出了高压裂隙涌水的综合治理方法。该方法以深部集中引排、浅部注浆封堵为治理思路,将地质分析、综合探测、现场连通试验和实时监测等技术手段有机地结合为一体。其中地质分析可初步判断地层构造及水源补充,综合物理探测技术可有效寻找含水层及过水通道,通过连通试验分析水源连通情况,优选注浆材料,运用实时监测技术掌握围岩变形、控制注浆参数。将该方法应用于龙固煤矿辅二巷道高压涌水治理的现场试验中,不仅成功封堵了巷道涌水,为矿方每年节约近千万元抽排费用,而且对注浆施工期间的安全控制有显著效果。

昆仑山隧道渗漏水连通试验研究

昆仑山隧道在衬砌完成后 ,多处发生渗水现象。根据实地调查 ,隧道内最主要的出水点主要集中在 3个地段 :DK976 +2 83右侧避车洞、DK976 +793左侧避车洞和DK977+5 73左侧避车洞。根据隧道内出水严重程度、地表示踪剂投放条件 ,以及水害治理的紧迫性 ,分 3个阶段进行昆仑山隧道渗漏水连通试验。试验研究认为 ,因施工扰动局部改变了隧道穿越区域多年冻土的水 -盐循环条件和水流场 ,并对隧道穿越区域的温度场造成较大的影响 ,以至于隧道内渗 (涌 )水与地表水之间 ,以及隧道衬砌背后与破碎围岩之间的地下水连通 ,造成隧道内多处发生渗 (涌 )水的现象。

基于Q—S曲线法预测工作面涌水量

矿井涌水量的准确预测对于防止矿井突水、淹井等矿山恶性事故、降低生产成本、确保矿井安全生产有着重要的理论和实际意义。在梁家矿1111工作面几组抽水试验数据的基础上,模拟了矿井涌水量与水位降深(Q—S)曲线预测法的具体预测过程。在判断曲线方程类型时,分别采用了曲度法、差分法、直线图解法、matlab拟合法,最后用还原检验法对所求曲线方程进行了验证,从而选出了最优方程。

水力测试法在煤层底板破坏探测试验中的应用

针对团柏煤矿下组10#煤带压开采的现状,对该煤层10-115工作面开采引起的底板破坏深度采用水力测试法进行了探测。结果表明:①从定压进水量测试结果看,在煤层开采过程中底板岩层因矿压增减发生了裂隙收缩与扩张,采面距在0～25 m阶段底板最为薄弱,此后底板裂隙进入收缩的恢复阶段,但裂隙的闭合性又远远低于原始状态;②从起始水压测试结果看,10#煤底板的矿压直接破坏深度为9.4 m,其下的扰动带岩层抗水压强度明显减弱,矿压与扰动破坏深度共计12 m。

东滩煤矿奥陶系顶部相对隔水层厚度划分

为了给下组煤层的安全开采提供理论指导,在华北地层奥陶系顶部存在隔水层的理论基础上,对东滩煤矿奥陶系顶部岩层的隔水性进行论证分析。利用揭露奥灰的地质钻探资料和地质水文试验以及钻孔测井等手段,分析奥陶系顶部结构特征和岩溶裂隙发育情况,结合奥灰含水层井下放水试验过程中的钻孔出水量,并借助测井资料的反复对比、验证,从而确定奥灰顶部隔水层的厚度。研究结果对于东滩煤矿高水压下的下组煤开采有借鉴意义,能够更加准确地评价奥灰底板突水危险性,为下组煤开采的防治水工作提供参考。

地下水封洞库水幕系统试验综合分析

大型地下水封洞库项目建设过程中的关键点与难点是对地下水的控制,为了给设计与施工工作提供良好的数据支持与技术指导,结合国内首个大型地下水封洞库项目,在水幕系统内开展了大量的水文试验以及各种水文监测工作。将大量的试验数据进行统计分析,可得知洞库上覆岩体的渗透系数、围岩的富水程度及稳定静水压力是极不均匀的。利用部分统计数据计算了洞室的涌水量,将理论计算结果与实际监测数据进行对比,得知理论计算量普遍大于实际监测数据,而利用地下水动力学方法计算的洞室涌水量与实际相接近。可为后期地下水封洞库建设提供工程借鉴。

中天山隧道高压富水段涌水量探测与连通试验研究

南疆铁路吐库二线中天山隧道高压富水段是隧道施工的难点,如何加强措施保证施工及运营安全是施工考虑的关键。为此,在施工过程中,通过TSP超前地质预报、超前探孔以及地下水连通试验等综合措施,进行涌水探测与连通试验,全面收集整理相关测试数据,分析围岩裂隙发育状况与地下水连通存储状态,进行突水涌水预测,为采取施工安全技术措施、调整设计参数等提供了可靠的依据。

钻孔压水试验预测井筒涌水量的研究与实践

基于煤矿凿井施工前需注浆减小井筒涌水量,为准确检验顾桥矿副井注浆堵水效果,利用压水试验和抽水试验2种方法求得该井筒岩层的渗透系数,并采用承压转无压完整井大井法公式分别计算了井筒注浆后的剩余涌水量。试验结果表明:压水试验预测井筒涌水量3.690 m3/h,抽水试验预测涌水量4.660 m3/h。井筒实际开凿涌水量为3.708 m3/h,经比较,压水试验预测涌水量与井筒开凿后实际涌水量相差0.018 m3,比抽水试验结果更为接近实际涌水量。因此,采用压水试验对含水层井筒涌水量进行预测是实用可靠的,且工艺简单,施工工期短、费用低。

基于水下抽水试验的岩体渗透系数研究及应用

通过分析水下岩体钻孔抽水试验的水力边界条件,运用势场叠加原理,将水力边界条件分解为水平补给和垂直补给2个部分。其中,水平补给原理与陆上承压水钻孔抽水补给原理相同;对于垂直补给部分,通过适当的简化假定,推导出垂直补给钻孔渗流量计算公式,从而得到适用于水下岩体钻孔抽水试验渗透系数计算的理论公式。利用该理论公式计算得出的渗透系数,采用数值方法模拟水下岩体现场抽水试验,计算结果与试验结果比较接近。为便于比较,利用基于陆上岩体抽水试验渗透系数计算公式得到的渗透系数,进行抽水试验的数值模拟。计算结果表明:相比基于陆上渗流理论的渗透系数计算公式,本文的理论计算公式能够更合理、更接近实际地反映水下岩体抽水试验的渗流特性。最后,根据本文渗透系数的计算公式,采用数值方法和经验公式预测某拟建海底隧道工程施工期的涌水量,两者结果比较一致,可为隧道选择设计方案和施工方法提供参考。

基于补充水文地质勘察后矿坑涌水量预测结果分析

矿坑涌水量预测结果,直接影响矿山合理开采和安全生产。以旗杆楼铁矿为例,通过补充水文地质勘察,新发现矿区第四系底部为透水性极差的弱含水层,对上部孔隙水具有一定的"屏蔽"作用,故重新预测得出矿坑涌水量数值减小,为该铁矿生产安全、经济运营及防治水措施设置提供参考。建议在矿坑涌水量预测方面,针对性地开展补充水文地质勘察,深入了解矿区水文地质条件,提高矿坑涌水量预测精度。

矿井涌水对大气降水响应的非线性研究

矿井涌水量是煤矿安全生产的一个重要基础性指标,深部矿井涌水量与地表水、地下水之间的定量关系一直是水文过程研究的一个难点问题。本文采用Mann-Kendall检验法、R/S分析法、GM(1,2)模型和现场分析等方法,以平煤七矿为例,研究矿井涌水量对降水量变化的响应。结果表明:降水量序列Hurst指数为0.3677,该序列具有反持续性,其平均循环周期为5个月;涌水量序列Hurst指数为0.8973,该序列具有正持续性,其平均循环周期为20个月;降水量对矿井涌水量的影响滞后1.5~3个月。以此为基础建立矿井涌水量的GM(1,2)预测模型,预测精度达到了94.25%。该模型对同类型矿井涌水量预测具有借鉴价值。