矿山竖井工程勘察井筒涌水量预测

吴高权

（湖南省有色地质勘查局二四七队，湖南 长沙 410129）

井筒涌水量的大小对竖井的施工工期及成本有很大影响，当前井筒涌水量计算常用的方法有比拟法、大井法等。张丽阁[1]运用大井法对东庞矿西庞井新风井井筒涌水量进行了预测；方向清等[2]借助MAPGIS空间分析平台，采用达西公式给出了矿井涌水量计算模型和方法；朱慧秦等[3]运用大井法进行了矿井涌水量的预算；常敏[4]通过抽水试验，运用大井法和Q-S曲线法对井筒涌水量进行了预算。本文通过单孔综合抽水试验，运用大井法，结合拟建竖井附近既有提升井实际涌水量，对拟建竖井井筒涌水量进行分析预测。

1 工程概况

拟建矿山井筒设计深度1145m，井筒半径按6m考虑，设计钻孔位于竖井东侧，中心距约15m，终孔深度1150.1m，竖井距西侧既有1号提升井约120m。

场地原始地貌为熔岩微丘，局部地势较低地段经堆填，现状场地地势平坦，整体位于沟谷开阔地段。区域地质资料显示，场地褶皱构造及断裂构造较为发育，其中褶皱构造在下部构造层中比较发育，褶皱紧密，岩层陡倾甚至倒转；但钻探未见到较大的断裂构造，可见小型的构造错裂、擦痕以及岩石的局部动力变质与挤压破碎现象，由岩芯上观察，此类构造其定向排列基本以陡倾角、薄层为主。场地水文地质条件简单，区内水系不发育，场地内地表水为大气降水及雪融水，平时基本干枯无水，下渗及蒸发较快；场地内地下水类型为松散岩类孔隙水、风化带网状裂隙水、基岩构造裂隙水，钻探过程中未发生漏水、涌水现象，富水性弱。

2 抽水试验成果

抽水试验是计算水文参数的主要手段之一，结合甲乌拉区域地质构造、区域水文地质资料及既有提升井实际涌水情况，本次对各含水层采用了单孔稳定流综合抽水试验，抽水设备为深井泵，抽水过程中严格按照试验规程要求进行。抽水试验参数如表1所示。

表1 抽水试验参数表

计算潜水水文参数采用的公式如下：

计算承压水水文参数采用的公式如下：

式中：K—渗透系数，m/d；Q—涌水量，m3/d；R—抽水影响半径，m；H—水头高度，m；h—抽水时含水层厚度，m；r—抽水段半径，m；S—降深，m；M—承压水含水层厚度，m。

计算成果见表2。因场地内的地下水补给主要来源于为大气降水及场地外地下水径流，且构造裂隙水受风化裂隙水补给，而构造裂隙含水带之间水力联系较弱，地下水沿构造走向径流较畅通；又抽水试验期间矿区大气降水情况基本一致，基本可排除降水对试验成果的影响，因此本次抽水试验成果可靠，可作为井筒涌水量预测的依据。

3 井筒涌水量预测

场地内工程地质条件简单，地层岩体较完整，构造破碎带及影响带稍发育。水文地质条件简单，含水构造及导水构造稍发育，钻探时未发现漏水及涌水现象。根据抽水试验成果，对于井筒实际涌水量的预测，本次采用大井法进行计算：

松散岩类孔隙水+风化带网状裂隙水井筒涌水量计算公式如下：

基岩构造裂隙水承压转无压井筒涌水量计算公式如下：

表2 抽水试验成果表

式中：Q—井筒涌水量，m3/d；K—含水层渗透系数，m/d；H—水头高度，m；M—含水层厚度，m（M=33.5m）；S—降深，m；h—井中出水段积水高度，m（井筒中不允许有积水h=0m）；R井—井筒影响半径，m；r井—井筒半径，m；R—抽水影响半径，m。

根据上式计算出竖井含水层涌水量如表3所示：

表3 井筒含水层涌水量计算表

从计算结果可知，该竖井涌水量较小，与水文地质资料基本相符，符合拟建竖井附近1号提升井的实际涌水情况。可见在水文地质条件简单场地采用单孔综合抽水试验可以满足技术要求。

4 结论

（1）矿区前期详尽的地质资料对后期新建竖井勘察方案的编制可以起到良好的指导作用，可以为竖井勘察节约成本，节省工期。

（2）在水文地质条件简单场地，单孔综合抽水试验可作为拟建竖井获取水文参数的一种有效手段。

（3）承压含水层的水头高度应充分考虑勘察成果、已有水文资料及场地附近已有竖井含水层的涌水情况，综合选取，其涌水量计算结果才能更好的体现场地的实际情况，否则将与实际情况不符。

（4）本次采用“大井法”计算井筒涌水量系假定竖井施工地层为一均质含水地层，且为稳定流，与实际的地层情况有一定的差别，但根据本次勘察成果及已有工程经验，该方法仍是当前预测井筒涌水量的一种有效手段。