对矿床水文地质野外试验方法的浅析__墨水学术,论文发表,发表论文

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:132

副标题#e#摘要：本文作者根据多年工作经验，结合具体的水文地质试验，进行所获得的资料系统的分析。采用专门水文地质参数计算软件对试验数据进行处理，获得该地段的水文地质参数，并对获得的水文地质参数进行探讨。
　　关键词：矿床；水文地质；试验方法；参数计算；
　　前言
　　地浸采铀技术应用的前提条件是铀矿体必须赋存在含水层中，而且矿体必须具有一定的渗透性能。因此，当评价砂岩铀矿床地浸开采可行性研究时，矿床的水文地质条件评价研究非常重要。最常用、可行的评价方法就是野外水文地质试验。进行野外水文地质试验，需要一定数量的水文地质钻孔，而钻孔的费用较高，且随着含矿含水层埋深的加大，钻孔的成本就会越高。另外，试验目的不同，采用的试验钻孔布置形式及试验方法也不同。现结合具体的野外水文地质试验，对采用的方法、获得的参数进行分析，合理地开展水文地质野外试验，做到既能达到试验的目的又能节约试验的成本。
　　1试验概况
　　试验采用一个抽水孔和一个观测孔，2孔均是完整井，观测孔W1距抽水孔W。17m。通过试验，了解含矿含水层水文地质参数，包括导水参数、渗透系数、压力传导系数、贮水系数等；分析含矿含水层的水文地质特点；判定含矿含水层与相邻含水层的水力联系。
　　试验采取非稳定流抽水试验，抽液孔采取潜水泵提升，定流量抽水，流量为3.2m3/h，单位涌水量为0.064m3。/(h•m)。抽水试验共用时3d，动水位与抽水量都基本达到了稳定。试验获得的水位降深(S)与时间(t)的关系曲线(S～t曲线)见图1，S～lgt曲线见图2。
　　
　　1—W0；2—W1
　　图1抽水试验的s～t曲线
　　
　　1—W0：2—W1
　　图2抽水试验的s～lgt曲线
　　2水文地质资料分析及参数计算
　　根据抽水试验获得的S～lgt曲线(见图2)可以初步判断，含水层具有承压性并且符合连续无界的含水层的特点。由于抽水试验初期的数据资料对于水文地质参数的求解以及反映含水层的性质非常重要，所以首先分析井筒容量对抽水试验过程的影响，采用井筒容量误差系数来判断:
　　(1)
　　式中：—误差系数；—水位降深，m；A—井筒截面积，m2；q—抽水量，m3/d；t—抽水持续时间，d。
　　其中：45m，A0.014m2，q76.8m3/d，t0.01d。
　　根据式(1)计算0.8。当＜O.05时，说明井筒容量对抽水试验的影响可以忽略不计，可采用整个抽水试验原始资料进行水文地质参数的计算。井筒容量计算的误差系数为0.8，说明井筒容量对抽水试验的影响很大，也就是说在抽水试验初期有8O%的水来自井筒，2O%的水来自地层。另外，采用抽水试验初期资料(抽水孔W0，考虑到井筒容量的影响)，通过专门的水文地质计算软件и.в.Авилиной(ЛОГСГеологическогофакультаМГ)У)求得的计算半径和导水系数列于表1中。
　　表1计算半径和导水系数
　　资料    计算半径(r0w)    导水系数(T)/(m2•d-1)
　　W0抽水    1.4×10-31    15.2
　　W1水位恢复    2×10-11    6.7
　　
　　从表1可以看出，利用抽水资料获得的导水系数比利用水位恢复资料获得的导水系数大了1倍多。这可以说明2点：1)井筒容量对抽水试验的影响很大，利用抽水试验初期资料，即考虑井筒容量的影响所获得的水文地质参数不可靠，因此不能利用该资料。2)在抽水试验初期没能很好地保持定流量抽水，即流量发生了变化。
　　所以，本次试验水文地质参数计算应采用不考虑井筒容量影响的方法。
　　根据非稳定抽水试验资料确定含水层参数的方法很多，常用的有配线法、直线图解法以及利用水位恢复资料计算含水层参数。本次利用某大学地质系水#p#副标题#e#文地质教研室开发的水文地质参数专门计算机计算程序对试验数据进行了处理，分别如下。
　　2．1S～lgt直线图解法
　　根据泰斯井流公式：
　　
　　当u＜0.09时，W(u)，得到Джейкова公式：
　　(2)
　　式中：S—水位降深，m；q—抽水量，m3/h；T—导水系数，m2/d；a—压力传导系数，m2/d；r—观测孔距抽水孔距离，m。
　　由上式可知S～lgt呈直线关系。
　　直线斜率为0.183，
　　直线截距为0.183。
　　渗透系数(K)计算公式为：
　　K=，(3)
　　式中：M—含矿含水层厚度，m。
　　贮水系数()计算公式为：
　　=。(4)
　　影响半径(R)计算公式为：
　　R=1.5。(5)
　　根据以上理论，利用计算机模型计算的结果列于表2中。
　　表2S～lgt直线图解法计算结果
　　孔号    q/(m3•d-1)    r/m    T/(m2•d-1)    a/(m2•d-1)    μe    M/m    K/(m•d-1)
　　W0    76.8    1    5.70    1.298×1020    4.386×10-20    25    0.228
　　W1    76.8    18.0    4.40    6.574×105    6.754×10-6    25    0.176
　　
　　2．2按稳定流理论计算水文地质参数
　　有一个观测孔的裘布依稳定承压井流公式为：
　　(6)
　　式中：—观测孔至抽水孔距离，m；—抽水孔半径，m；—抽水孔水位深，m；—观测孔水位降深，m。
　　当=17m，=0.065m，=51.3m，=11.3m时，由式(6)计算：T=1.5m2/d。
　　利用单井抽水的裘布依稳定承压井流公式：
　　,(7)
　　,(8)
　　。(9)
　　由式(9)，当T=1.3q/计算：T=1.6m2/d。
　　2．3水位恢复试验
　　2．3．1水位恢复试验原理
　　稳定抽水停止后，任意时刻时，抽水孔与观测孔的水位恢复(不考虑井筒容量影响)符合JohnC.Horger井流理论，即有：
　　,(10)
　　,(11)
　　式中：—从抽水到停抽水的时间，d；—水位恢复时间，d；—水位恢复值，m。
　　从式(10)可知，与呈直线关系，根据直线斜率可求取T值。
　　2．3．2水文地质参数的计算
　　按非稳定流理论，利用计算机程序采用～直线图解法所求得的水文地质参数见表3。
　　表3水位恢复试验计算结果
　　孔号    T/(m2•d-1)    a/(m2•d-1)    μe    K/(m•d-1)
　　W0    3.12    2.9×1010    1.1×10-10    0.106
　　W1    3.32    5.8×104    5.7×10-5    0.110
　　
　　3获得的水文地质参数
　　不同方法计算的水文地质参数见表4、表5。考虑井筒容量的影响(利用抽水试验初期资料)获得的结果见表4；不考虑井筒容量影响(利用直线段资料)获得的结果见表5。不考虑井筒容量影响中，涉及非稳定流理论，计算方法包括S～lgt和～直线图解法；涉及稳定流理论的计算方法为抽水试验。
　　表4计算所得水文地质参数(I)
　　资料    K/(m•d-1)    T/(m2•d-1)    a/(m2•d-1)
　　W0抽水   &n#p#副标题#e#bsp;0.608    15.2    
　　W0水位恢复    0.268    6.7    
　　
　　表5计算所得水文地质参数(Ⅱ)
　　计算方法    孔号    K/(m•d-1)    T/(m2•d-1)    a/(m2•d-1)    μe
　　S～lgt直线图解法    W0    0.228    5.70    1.298×1020    4.386×10-20
　　    W1    0.176    4.40    6.512×105    6.754×10-6
　　S*～lnt*直线图解法    W0    0.125    3.12    2.9×1010    1.1×10-10
　　    W1    0.133    3.32    5.8×104    5.7×10-5
　　抽水实验    W0    0.060    1.60        
　　    W1    0.060    1.50        
　　
　　4结果讨论及结论
　　1)从表4、表5可以看出，利用观测井和利用抽水井资料计算获得的水文地质参数结果特别相近，说明这样的抽水试验布井形式完全可以用单井抽水试验来代替，也能满足水文地质参数的求解需要。如果利用本次试验的观测井作单孔抽水试验可获得更多的含水层水文地质参数资料和信息，诸如含水层的不均一性等，那么对试验地段的水文地质特点就能作出更详细的分析和判断。采用两孔这样的水文地质布井形式既浪费了资金，又增加了工作量，所以，建议在以后的工作中，如果试验目的仅仅是了解含水层的水文地质特点、获得水文地质参数，将不采用1抽1观测的水文地质布井形式，只要采用单孔非稳定流抽水试验即可。
　　2)采用单孔抽水进行水文地质试验，必须采用非稳定流试验，而且要确保流量的绝对稳定并认真、准确测量和记录原始数据，不然会给资料分析和求解参数带来很大的困难，获得的结果也不可靠。
　　3)如果要对含水层的水文地质特点进行综合评价，建议采用群孔抽水试验，且观测孔的数量不少于2个，观测井距抽水井的距离分别在0～50m和200m左右。在这种情况下，还可以采用联合曲线法获得含水层的水文地质参数，可更详细的判定含水层的特点，诸如越流补给，弹性释放量以及含矿含水层的不均一性等特点。