常用抽水试验工作方法及参数计算

一、目的、任务

抽水试验的目的是查明含水层（组）的渗透性能、涌水量的大小、地下水埋藏运动特征及含水层（组）间的水力联系，为预算矿坑涌水量及确定未来矿井疏干排水方案的设计提供依据，任务是：

1、确定含水层（组）水文地质参数，主要包括：渗透系数（K）、影响半径（R）等；

2、测定抽水孔实际涌水量、单位涌水量，绘制涌水量特性曲线及推断和计算最大可能涌水量，评价各含水层（组）的富水性；

3、揭示地下水与地表水及各含水层（组）间的水力联系；

二、工作依据

工作依据为原煤炭工业部1980年颁发的《煤田水文地质测绘规程》、《煤田地质勘探钻孔简易水文地质观测规程》、《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》、《煤炭资源地质勘探地表水、地下水长期观测及水样采取规程》和国家标准《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB 12719-91）。

三、技术要求

本次抽水试验的类型为无观测孔的单孔稳定流抽水试验，其目的层为上三叠统塔里奇克组（T₃t）含水层。

（一）钻孔结构

钻孔孔径主要与抽水设备相适应，但抽水试验段最小孔径不应小于110mm。在考虑利用提筒抽水的同时，不排除采用水泵进行抽水试验。若采用水泵进行抽水试验，扩孔最终孔径Φ127mm。扩孔深度以揭露整个含水层为目的，控制在穿过最末一层煤5～10米，至少应保证50—60米的水柱，以能满足规范中要求的一次降深时不得少于10米的技术要求。

（二）抽水试验技术要求

1、正式抽水前

（1）在正式抽水前应进行认真的洗孔，直至流出孔口的水完全返清时为止。

（2）观测静止水位，水位呈单向变化时，连续四小时内水位变化每小时不大于2厘米，或水位升降与自然水位变化一致时，即可停止观测。当水位静止困难，累计观测时间大于72小时，亦可停止观测。

（3）另试验抽水应作一次最大的水位降深，初步了解水位降低值（S）与涌水量（Q）的关系，以便是正式抽水时合理选择水位的降深。

2、正式抽水

（1）抽水时应尽设备能力做最大降深，降深次数一般不少于3次，抽水点应做到合理分布，每次水位降深间距不应小于3米。最大降深S₁对于潜水应等于1/3至1/2H（H为从含水层底板算起的水位高度）；对于承压水应尽可能降至含水层顶板。且S₂=2/3S₁，S₃=1/3S₁。

（2）各点抽水的水位、流量的稳定时间不少于8小时。稳定的标准是：

①水位稳定标准：当水位降深大于5米时，水位变化幅度不超过水位降深平均值的1%；当水位降深小于5米时，水位变化幅度不应超过3～5cm；

②流量稳定标准：当单位涌水量q≥0.01升/秒·米时，流量变化幅度不大于3%，当单位涌水量q＜0.01升/秒·米时，流量变化幅度不大于5%。

（3）抽水过程中动水位、流量应同时观测，开始每隔5～10分钟观测一次，连续1小时后，每隔30分钟观测一次，直至抽水结束。

（4）每隔2小时观测一次水温、气温，与动水位、流量观测相应，精度0.5℃。

（5）在抽水过程中遇有大雨，对水位、涌水量观测产生影响时，应暂停抽水，在停止抽水期间，应每2小时观测一次水位。

（6）抽水试验应连续进行。如抽水中断，而中断前抽水已超过6小时，且中断时间不超过1小时，则中断前的抽水时间仍计入延续时间内，否则一律作废。

（7）抽水试验结束前，在出水管口采取水质分析样，体积不少于2升。

（8）抽水试验结束后，应进行恢复水位的观测，观测时间开始一般按1、2、2、3、3、4、5、7、8、10、15分钟的间隔观测，以后每隔30分钟观测一次，直至水位稳定。

3、抽水试验资料整理

（1）现场整理

①绘制水位降深（S）、流量（Q）与时间（t）的过程曲线

此图应在抽水观测过程中绘制，以便及时发现抽水过程中的异常，及时处理。同是可根据Q—t、S—t曲线变化趋势，合理判定稳定延续时间的起点和确定稳定延续时间。

②绘制涌水量与水位降深关系曲线Q=f（S）

其目的在于了解含水层的水力特征、钻孔出水能力，推算钻孔的最大涌水量与单位涌水量，并检验抽水试验成果是否正确。

③绘制单位涌水量与水位降深关系曲线q=f（S）。

④绘制水位恢复曲线。

（2）室内整理

抽水试验结束后应将野外所得原始数据、草图进行详细检查与校对，然后进行室内系统整理，其内容有：

①绘制抽水试验综合成果图

包括Q—t、S—t过程曲线、Q=f（S）、q=f（S）关系曲线，抽水试验成果表、水质分析成果表、钻孔平面位置图、钻孔结构及地层柱状图等。

②计算水文地质参数，包括影响半径（R）、渗透系数（K）。

③抽水试验工作总结报告

其内容主要包括试验目的与要求、试验方法及过程、试验所得的主要成果、试验中的异常现象及处理、质量评价及结论等。

抽水试验参数计算公式：

1.只有抽水孔观测资料时的Dupuit 公式

潜水完整井：

承压完整井：

式中：K—含水层渗透系数 (m/d);

Q—抽水井流量 (m³/d);

s_w—抽水井中水位降深 (m);

M—承压含水层厚度 (m);

R—影响半径 (m);

H—潜水含水层厚度 (m);

h—潜水含水层抽水后的厚度 (m);

r_w—抽水井半径 (m)。

2.当有抽水井和观测孔的观测资料时的Dupuit 或Thiem公式

承压完整井：

Thiem公式：

潜水完整井：

Thiem公式：

式中 h_w ——抽水井中水柱高度 (m);

h₁、h₂——与抽水井距离为r₁和r₂处观测孔（井）中水柱高度 (m)，分别等于初始水位H₀与井中水位降深s之差，h₁= H₀ –s₁；h₂= H₀ –s₂。

其余符号意义同前。

当前水井中的降深较大时，可采用修正降深。修正降深s’与实际降深s之间的关系为：

                  矿区    孔      水位观测记录表        第   页

时  间	水位（米）	时  间	水位（米）	时  间	水位（米）

                    矿区    孔抽水观测记录表          第   页

时  间	水  位 （m）	降  深 （m）	堰口高 （cm）	提筒 筒数	流  量 （l/s）	单位涌水量 （l/s·m）	气温 （℃）	水温 （℃）	备  注