一种探查矿井水文地质的三落程非稳定流放水试验方法.pdf

本发明涉及一种探查矿井水文地质的三落程非稳定流放水试验方法，本发明解决上述问题的技术方案如下：将稳定流与非稳定流放水试验相结合，进行三落程非稳定流放水试验。通过放水试验的实施，依据获取的试验资料，采用各观测孔水位降速评价矿井疏放含水层的储水性，采用各落程单位涌水量评价疏放含水层的富水性，采用降深与涌水量比值评价疏放含水层的可疏性。该方法不仅可多尺度探查矿井水文地质条件，同时也可获得丰富的试验数据，这为运用流量-降深相关曲线法、稳定流解析法、非稳定流解析法、数值模拟法等多种方法建立矿井涌水量预测模型，预测未来疏放水条件下的矿井涌水量提供了可能，为正确评价矿井水文地质条件提供了保障。

1.  一种探查矿井水文地质的三落程非稳定流放水试验方法，其特征在于：
所述方法包括如下步骤：
(1)、设置各落程放水量，其中最大放水量和矿井的涌水量之和不能超过矿 井排水能力；
(2)、放水顺序先小流量放水，然后逐级增加放水量；
(3)、在地面和井下同时布置观测孔，布孔要均匀，在放水孔附近布置1-2 个测压孔；
(4)、放水孔流量、地面观测孔水位、井下测压孔水压同步观测；
(5)、放水试验达到稳定的判断标准：①静止水位和恢复水位，符合下列条 件之一时，认为达到稳定，可进入下一个落程的放水试验或水位恢复阶段的观测： a、连续三小时水位不变；b、水位呈单向变化时，连续四小时内每小时水位升 幅或降幅不超过1cm；c、水位呈锯齿状变化时，连续四小时内水位升降最大差 值不超过5cm；d、采用压力表观测时，连续八小时指针不动；达不到上述要求， 但总观测时间如超过72小时，可停止观测；②流量变化幅度不大于3％，流量变 化幅度＝(观测值与平均值的最大差值/平均值)×100％；稳定时间内流量变化幅 度系指在平均值上、下跳动幅度；若流量差值已符合要求，但流量历时曲线呈单 一方向持续下降或上升时，放水试验时间应再延长8小时以上。

2.  如权利要求1所述的一种探查矿井水文地质的三落程非稳定流放水试验 方法，其特征在于：
所述步骤(2)中的放水量采用Q₃＝Q_max，Q₂＝2/3Q₃，Q₁＝1/3Q₃，其中Q_max为可能 达到的最大放水量。

3.  如权利要求1或2所述的一种探查矿井水文地质的三落程非稳定流放水试 验方法，其特征在于：
步骤(4)中的所述观测的频率按照试验开始后的第1min、2min、3min、4 min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、12min、14min、16min、 18min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、 90min、100min、110min、120min的时间进行测量，此后每隔30min测量一 次。

4.  如权利要求1或2所述的一种探查矿井水文地质的三落程非稳定流放水试 验方法，其特征在于：
通过放水试验的实施，依据获取的试验资料，采用各观测孔水位降速评价矿 井疏放含水层的储水性，采用各落程单位涌水量评价疏放含水层的富水性，采用 降深与涌水量比值评价疏放含水层的可疏性。

一种探查矿井水文地质的三落程非稳定流放水试验方法
技术领域
本发明涉及一种探查矿井水文地质条件的三落程非稳定流放水试验方法，属 于矿井地质探查领域。
背景技术
放水试验是探查矿井水文地质条件的有效方法之一。其是利用井下巷道标高 或放水钻孔孔口标高低于含水层水位标高的特点，使承压水自流涌入矿井，在含 水层中形成一定规模的水位降落漏斗，并以此揭露矿井水文地质现象，从而探查 矿井水文地质条件，预测矿井涌水量的。目前所进行的放水试验多为单落程的非 稳定流，这样可能由于影响范围有限(特别是对于岩溶裂隙含水层)，无法全面 地、多尺度地探查矿井水文地质条件；另一方面只能用非稳定解析法或数值模拟 法预测涌水量和反求水文地质参数，可能面临着水文地质边界条件不符合非稳定 井流条件，或建立数值模型过程复杂，使计算难以进行。
发明内容
本发明针对目前运用的放水试验探查矿井水文条件存在的一些不足，提出了 三落程非稳定流放水试验方法。
本发明解决上述问题的技术方案如下：将稳定流与非稳定流放水试验相结 合，进行三落程非稳定流放水试验。
1、按要求设置各落程放水量，其中最大放水量和矿井的涌水量之和不能超 过矿井排水能力；
2、放水顺序应先小流量放水，然后逐级增加放水量。放水量宜采用Q₃＝Q_max， Q₂＝2/3Q₃，Q₁＝1/3Q₃，其中Q_max为可能达到的最大放水量；
3、在地面和井下同时布置观测孔，布孔要均匀，尤其要在放水孔附近布置 1-2个测压孔；
4、放水孔流量、地面观测孔水位、井下测压孔水压要同步观测。观测频率 可按照试验开始后的第1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8 min、9min、10min、12min、14min、16min、18min、20min、25min、30min、 40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min 的时间进行测量，此后每隔30min测量一次；
5、放水试验达到稳定的判断标准：①静止水位和恢复水位，符合下列条件 之一时，认为达到稳定，可进入下一个落程的放水试验或水位恢复阶段的观测。 a、连续三小时水位不变；b、水位呈单向变化时，连续四小时内每小时水位升 幅或降幅不超过1cm；c、水位呈锯齿状变化时，连续四小时内水位升降最大差 值不超过5cm；d、采用压力表观测时，连续八小时指针不动。达不到上述要求， 但总观测时间如超过72小时，可停止观测。②流量变化幅度不大于3％，流量变 化幅度＝(观测值与平均值的最大差值/平均值)×100％。稳定时间内流量变化幅 度系指在平均值上、下跳动幅度。若流量差值已符合要求，但流量历时曲线呈单 一方向持续下降或上升时，放水试验时间应再延长8小时以上。
通过放水试验的实施，依据获取的试验资料，采用各观测孔水位降速评价矿 井疏放含水层的储水性，采用各落程单位涌水量评价疏放含水层的富水性，采用 降深与涌水量比值评价疏放含水层的可疏性。
该方法不仅可多尺度探查矿井水文地质条件，同时也可获得丰富的试验数 据，这为运用流量-降深相关曲线法、稳定流解析法、非稳定流解析法、数值模 拟方法等多种方法建立矿井涌水量预测模型，预测未来开采条件下的矿井涌水量 提供了可能，为正确评价矿井水文地质条件提供了保障。
具体实施方式
在下文中，现在将更充分地描述本发明，示出了各种实施例。然而，本发明 可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反， 提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给 本领域技术人员。
本发明将稳定流与非稳定流放水试验相结合，进行三落程非稳定流放水试 验。
1、按要求设置各落程放水量，其中最大放水量和矿井的涌水量之和不能超 过矿井排水能力；
2、放水顺序应先小流量放水，然后逐级增加放水量。放水量宜采用Q₃＝Q_max， Q₂＝2/3Q₃，Q₁＝1/3Q₃，其中Q_max为可能达到的最大放水量；
3、在地面和井下同时布置观测孔，布孔要均匀，尤其要在放水孔附近布置 1-2个测压孔；
4、放水孔流量、地面观测孔水位、井下测压孔水压要同步观测。观测频率 可按照试验开始后的第1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8 min、9min、10min、12min、14min、16min、18min、20min、25min、30min、 40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min 的时间进行测量，此后每隔30min测量一次；
5、放水试验达到稳定的判断标准：①静止水位和恢复水位，符合下列条件 之一时，认为达到稳定，可进入下一个落程的放水试验或水位恢复阶段的观测。 a、连续三小时水位不变；b、水位呈单向变化时，连续四小时内每小时水位升 幅或降幅不超过1cm；c、水位呈锯齿状变化时，连续四小时内水位升降最大差 值不超过5cm；d、采用压力表观测时，连续八小时指针不动。达不到上述要求， 但总观测时间如超过72小时，可停止观测。②流量变化幅度不大于3％，流量变 化幅度＝(观测值与平均值的最大差值/平均值)×100％。稳定时间内流量变化幅 度系指在平均值上、下跳动幅度。若流量差值已符合要求，但历时曲线呈单一方 向持续下降或上升时，放水试验时间应再延长8小时以上。
通过放水试验的实施，依据获取的试验资料，采用各观测孔水位降速评价矿 井疏放含水层的储水性，采用各落程单位涌水量评价疏放含水层的富水性，采用 降深与涌水量比值评价疏放含水层的可疏性。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各 种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。