群孔抽水试验设计.docx
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群孔抽水试验设计
专项水文地质勘查
群孔抽水试验设计
根据《专项水文地质勘查设计》、《煤、泥炭地质勘查规范》、《城镇及工矿供水水文地质勘察规范》及《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》要求，在井田布设群孔进行抽水试验。
一、目的任务
1、充分揭露勘查区水文地质条件、流场特征及边界条件。
2、确定抽水量与水位下降的关系，为数值法预测矿井涌水量提供水文地质参数。
3、监测抽水过程中不同阶段水质变化，分析地表水与地下各含水层之间的水力联系。
二、群孔抽水试验出水量确定及时间安排
2．1群孔抽水出水量确定
根据设计YJS-14钻孔为水文地质孔，为群孔抽水试验抽水孔。
抽水层位为二煤顶板导水裂隙带高度范围含水层：
336.0-534.60米。
钻孔结构为钻孔结构：
一开口径Φ394：
0~30m下入套管Φ340：
+0.5~30m；
二开口径Φ311：
30~336.40m下入套管Φ219：
+0.5~336.40m；
三开口径Φ190：
336.40~540m下入花管Φ168：
328.02~534.60m。
该孔于2012年7月10开钻，目前已经完成钻探任务，正在进行洗井工作，为群孔抽水试验做准备。
根据测井以及岩屑显示，该孔位揭露发育的中、新生代地层由老至新有：
侏罗系延安组（J1-2y）厚度13.8m、直罗组（J2z）厚度195.2m；白垩系（K）厚度235m、下第三系（E）66m和第四系（Q）厚度32m。
根据地层变化该孔已将直罗组以上地层采用下管固井方式进行了钻孔封堵，达到封闭以上地层含水层的目的，钻孔封闭后进行了止水检查，止水效果达到预期效果，满足规范的要求。
主抽水孔抽水层位为二煤顶板导水裂隙带高度范围含水层：
336.0-524.34米。
根据井田已施工钻孔抽水试验结果，本次群抽试验钻孔与YJS-7钻孔地质条件相当，利用YJS-7钻孔水文地质参数，计算本次群孔抽水试验抽水水量、降深。
YJS-7钻孔抽水试验数据表表1
孔号
抽水层位
含水层
静水位
降深
水量
单位涌水量
曲线类型
k（最大降深计算）
影响半径（R）
厚度
m
m
l/s
l/s·m
YJS-7
2煤顶板导水裂隙带
72.95
1284.83
10.71
2.552
0.2383
幂指数
0.28727
57.40
7.35
2.03
0.2762
3.71
1.192
0.3213
YJS-14钻孔含水层厚度76.9m，渗透系数采用YJS-7钻孔二煤顶板抽水试验成果，根据解析法计算群孔抽水试验降深80m时，出水量为28.63m3/h,影响半径为428.78m。
2．2抽水时间安排
2．2．1群孔抽水时间安排
观测孔施工结束、并充分洗井后，进行群孔抽水试验，根据规范要求，进行一次降深稳定流抽水试验，延续时间不少于7d。
2．2．2恢复水位时间安排
群孔抽水试验水位稳定延续时间满足规范后，即可停泵进行水位恢复观测，参照单孔及孔组抽水试验要求，初步确定恢复水位观测时间为3天，届时根据水位恢复情况确定终止时间。
三、抽水孔及观测孔的布置
原设计主抽水孔YJS-7孔口径比较小，在泵的选型上无法满足群孔抽水要求，根据专家意见，在工业广场附近二煤顶板富水异常区施工YJS-14号大口径抽水孔。
为了节约勘探成本，原计划使用本次施工的水文孔YJS-4、YJS-5、YJS-9、YJS-10、YJS-13、J-3、YJG-7作为观测孔，由于水文地质条件限制，影响半径较小，观测孔距离主抽水孔YJS-14孔均大于0.5Km以上，超过群孔抽水试验影响范围，无法满足规范要求，达不到本次群孔抽水试验的目的，所以重新布置施工两个观测孔。
3．1抽水孔
根据原设计要求及设计变更要求，YJS-14孔作为主抽水孔。
根据YJS-7孔抽水资料，预计出水量为28.63m3/h,降深80m，影响半径为428.78m。
3．2观测孔
3．2．1新增观测孔
根据《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》等规范及设计的目的任务要求，施工新增两个观测孔分别为YJG-1、YJG-2。
为了准确计算水文地质参数渗透系数K、影响半径R，根据《供水水文地质手册》中公式
（公式适用条件
）及YJS-7孔抽水资料计算观测孔YJG-1与主孔距离为50m，YJG-2孔与主孔距离为200m。
布设观测孔YJG-1目的是为了准确计算勘查区二煤顶板含水层的渗透系数，布设YJG-2的目的是为了确定群孔抽水试验的影响半径。
根据本次勘查施工的水文孔二煤顶板含水层水位变化，地下水径流方向为由西北向南偏东。
观测孔YJG-1布设在来水方向，YJG-2孔布设在径流方向。
3．2．2原水文孔作为观测孔
为充分利用原施工水文孔，选取YJS-10、YJS-11、YJS-7、YJG-7为观测孔，属一般控制孔，观测频率可适当放宽，可一人兼顾多个孔观测。
3．2．3观测孔分级
根据重要程度观测孔分为两级，YJG-1、YJG-2孔为主要观测孔（一级观测孔），由专人定岗负责观测。
YJS-10、YJS-11、YJS-7、YJG-7孔为辅助观测孔（二级观测孔），组织一组人员进行巡测，每天观测两次。
各观测孔及抽水孔的位置见附图1。
群孔抽水试验相对位置图图1
3．3观测孔工程量及结构
YJG-1孔口坐标（X：
4235042.000，Y：
18656157.200），孔口标高：
1344.500m。
终孔层位侏罗系延安组二煤顶板（J1-2y）。
设计孔深：
540米。
YJG-2孔口坐标（X：
4234936.800，Y：
18656384.200），孔口标高：
1344.500m。
终孔层位侏罗系延安组二煤顶板（J1-2y）。
设计孔深：
605米。
设计两个观测孔钻孔结构如表2。
钻孔结构表表2
孔号
地层
钻孔结构
套管结构
封孔止水
备注
开钻
次序
孔径
（mm）
起止深度
（m）
规格
（mm）
下入深度
（m）
YJG-1
Q4
一开
Ф244
0～50
Ф219
+0.5～50
全段水
泥封闭
Q3+K1zh
二开
Ф190
50～336
Ф168
+0.5～336
J2z+J2y
三开
Φ152
330～540
Ф127
330～520
YJG-2
Q4
一开
Ф244
0～50
Ф219
+0.5～50
全段水
泥封闭
Q3+K1zh
二开
Ф190
50～415
Ф168
+0.5～415
J2z+J2y
三开
Φ152
415～605
Ф127
405～590
四、群孔抽水试验技术要求
4．1抽水前的准备
4．1．1抽、排水设施
钻孔施工结束后，进行了化学洗井，并进行了反复抽洗，成井质量优良，能保证抽水试验的出水量。
抽水试验开始前，对抽水场地进行清理，排除干扰及障碍物，采用人工挖填沟作排水路线，排水路线及排水能力35m3/h，排水距离为400m。
并协商好农工关系，保证抽水试验过程顺利连续进行。
抽水设备采用型号为：
150QJ32-250/26型井用潜水泵。
扬程：
250米，流量：
32立方/小时，电机额定功率：
37千瓦。
转速：
2850转/分钟，出水口径：
80毫米，机组最大外径：
143毫米。
4．1．2技术准备
1）抽水设备为深井潜水泵。
抽水试验前，水文地质人员应对抽水设备的安装质量、测量水位、水量、水温的各种测量仪器和工具做全面检查，不合格不能开工。
包括抽水设备及观测工具、堰箱，准备工作为：
堰箱摆放周正水平，流水三角口朝外；测量水位的测绳检查是否漏电、标记是否正确；万用电表是否正常，保证抽水试验真实可靠。
2）对所有观测人员，进行统一技术培训，统一观测要求、记录格式。
3）按照一级观测孔重点加密观测，二级观测孔适当观测的原则，进行人员分工，确保一级观测点的质量。
4）抽水试验前对所有孔观测自然水位3天，取得自然水位的日变幅资料，为数值模拟时段的选择提供依据。
5）由于本次群孔抽水试验要进行水质监测，水样采取量大，抽水试验前进行统一筹划，专人负责。
4．1．3人员准备
以抽水指挥部为核心，成立以项目部成员为主的综合技术部和以钻机成员为主的协调部。
各组人员组成件组织结构。
由于群孔抽水试验时间长，观测孔多、观测精度要求高，因此，对观测人员的整体素质要求较高。
为了保证观测质量，由项目部组成监督、检查小组，定期、不定期的进行检查、巡视，确保观测数据的完整、准确。
4．1．4设备准备
1）抽水前应把水泵及配套设备准备就绪，排水设施完备，观测工具、人员到位。
2）所有现场的观测人员均应检查各自的测量、通讯、记录工具是否完备，一旦发现短缺，应及时汇报。
3）监督小组的车辆应及时到位，满足项目部检查时调用。
4）项目部在抽水现场设立指挥部，电脑等办公设备一应俱全，保证所有资料及时录入、处理。
4．1．5试抽
为确保群孔抽水试验工作万无一失，正式抽水试验以前，试抽一次，了解水泵运转、排水及观测工具人员组织等是否正常，发现问题及时解决。
4．2观测内容、频率、方法及精度要求
1）观测内容
观测全部抽水孔和观测孔水位，抽水孔水量、水温、气温等。
2）观测方法
用双股平行线制成的水文绳测量水位变化，三角堰箱观测出水量。
观测精度抽水孔水位到cm，观测孔到mm；水量精确到0.01m3；水温、气温，精度到0.1度。
3）观测频率
抽水试验时，水位和出水量观测的时间，宜在抽水开泵、停泵后水位、流量的观测时间一般按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1次，直到稳定。
观测精度要符合规范要求。
水温、气温观测时间，每隔2h同步观测一次。
一级观测孔观测频率与主抽水孔同步进行，二级观测孔根据一级观测孔水位变化情况，每天观测两次，如果水位开始变化，与主抽水孔进行同步观测。
4）稳定要求
稳定时间内水位和流量的波动相对误差要求：
水位降深＞5m时，水位波动相对误差不大于1%；小于5m时，则要求水位变化小于5cm。
流量波动相对误差：
q≥0.01L/s·m，不大于3%；
q＜0.01L/s·m，不大于5%。
稳定时间内水位降低和流量波动相对误差计算方法如下：
=
。
5）恢复水位观测
抽水试验结束后，应对全部抽水孔和观测孔进行恢复水位的观测，水位恢复观测时间视水位恢复情况而定，判定标准是连续4小时每小时水位变化不超过1cm。
4．3水样采取
在正式抽水试验开始后，在试验开始中间最后各取一个水样进行水质全分析。
抽水过程中每天水样一个，进行水质简分析。
水质全分析选取的分析项目为：
Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、Fe2＋、Fe3＋、NH4＋、Cl－、HCO3－、SO42－、CO32－、NO3－、NO2－、硬度、总矿化度、PH值、可溶性CO2。
重金属镉、铅、汞、铜、铬。
环境同位素分析项目为：
δT（氚）、δD（氘）和δO18（氧）。
简分析：
分析水的物理性质、总硬度、干涸残渣、pH值、氯离子、硫酸根、重碳酸根、硝酸根、钙、镁、铁离子等项目。
五、资料整理
项目部由专人负责资料整理、分析工作，对所有抽水孔和观测孔的资料定期进行综合整理，建立群抽数据库，适时输出各种图件，对抽水过程进行适时调整，发现问题及时解决。
1）野外观测的原始记录必须认真填写，内容齐全、清晰、不涂改。
各项观测成果，必须当日整理检查，如有疑点或异常时，应在翌日复测纠正。
原始记录应及时整理装订成册。
2）各项观测和调查资料，应认真进行分析研究，并编入地质报告的有关章节和图纸中。
3）根据观测内容，一般需编制提交下列图表：
1、动态变化综合曲线图（包括水位、流量、降水量、蒸发量、水温、气温等）；
2、地下水等水位（压）线图；
3、动态观测统计表；
4、水质化学分析成果表；
5、地下水天然、人工流场图，地下水流场变化趋势图。
六、观测孔施工预算
项目
计量单位
取费依据
合同价款
备注
工程量
单位标准（元）
预算费用（万元）
水文钻探
0-500
m
0-800
m
合计
测井
常规
实测米
工程测量
点
管
材
费
φ273mm无缝钢管
T
φ219mm无缝钢管
φ180mm无缝钢管
φ168mm无缝钢管
φ127mm无缝钢管
滤管加工费
米
小计
占地青赔
孔
合计
依据招标文件中的预算表列出，实际结算依据合同进行。
七、工期
两个观测孔准备上两台钻机，同时施工，预计工期30天。
八、设计依据
1、《煤、泥炭地质勘查规范》
2、《城镇及工矿供水水文地质勘察规范》
3、《煤矿水文地质勘查工程质量标准》
4、《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》
九、施工组织
9．1组织机构
9．2人员组织
本次群孔抽水试验主要人员12人。
9．3主要设备及材料
为保证本次群抽工作的顺利进行，需要以下设备。
序号
设备
数量
备注
1
GPS
1部
2
电脑
2台
3
打印机
1台
4
数码相机
1部
5
越野车
1辆
6
水位观测工具
6套
7
水质现场观测工具
1套
9．4预期提交成果
1）文字
井田专项水文地质勘查群孔抽水试验专题报告
2）图纸
群孔抽水试验平面布置图
群孔抽水试验观测线剖面图
抽水试验历时曲线图
地下水天然流场图
地下水人工流场图
地下水流场变化趋势图
Q＝f（S）及q＝f（S）曲线图
抽水试验综合成果图
抽水层（段）岩层柱状、钻孔结构（包括过滤器位置和规格）
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