基于Aquifertest软件计算灰岩矿区水文地质参数及矿坑涌水量预测

胡殿坤，姚庆健，莫福成，缪 信，汪 楠

（中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽 合肥 230031）

随着近年来灰岩矿山的凹陷开采，许多矿山最低开采标高处于当地侵蚀基准面以下，因此获得矿区内水文地质参数显得尤为重要，抽水试验是以地下水井流理论为基础，通过在井孔中进行抽水和观测，来测定含水层水文地质参数，评价含水层富水性和判断某些水文地质条件的一种野外水文地质试验[1]。其主要目的任务之一是确定含水层水文地质参数，如渗透系数(K)、导水系数(T)、贮水系数(u*)等[2]。

目前，用计算机进行抽水试验参数计算的是Aquifertest软件，由加拿大滑铁卢水文地质公司开发研制，专门用于抽水试验资料分析数据处理及水文地质参数求解的图形化分析研究软件，本次研究根据抽水试验数据，采用软件计算参数，最终确定水文地质参数，运用大井法预测矿坑涌水量[3-4]。

1 抽水试验概况

1.1 水文地质条件

在安徽省庐江县某灰岩矿区进行单孔非稳定流抽水试验中，将含水岩组分为三类[5]：

（1）松散岩类孔隙含水岩组。主要由第四系全新统含水层组成，层厚小于16m。岩性主要为棕红色含砾粘土、含砾粉质粘土夹粘土，局部为含砾粉质粘土夹碎石；地下水位埋深2～6m；单井出水量小于3m3/d，具有弱富水性。

（2）碳酸盐岩类岩溶—裂隙含水岩组。主要由石炭系上统黄龙组（C2h）、船山组（C2c）、二叠系下统栖霞组（P1q）碳酸盐岩地层组成，岩性为微晶灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩等，厚度大于153m。经钻探及地面调查，岩溶发育，节理裂隙较发育，沿节理裂隙和构造破碎带发育溶洞、溶沟、溶槽及串珠状溶孔等，矿区地下水位埋深9.10～45.80m，单井涌水量可达1000～1300m3/d，泉流量10～100L/s，水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Mg型。

（3）碎屑岩类裂隙含水岩组。由志留系下统高家边组（S1g）、上统坟头组（S2f）、泥盆系上统五通组（D3w）、石碳系下统高骊山组（C1g）及二叠系下统孤峰组（P1g）地层组成，岩性为长石石英砂岩、泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等，厚度大于736m，岩性破碎，节理裂隙发育，多为闭合裂隙，含水性、连通性、导水性差，水量贫乏，局部含裂隙水。依据区域地质资料，地下水位埋深3～15m，单井出水量约2～5m3/d，具弱富水性；水化学类型为HCO3-Ca型。

抽水层主要在碳酸盐岩类岩溶—裂隙含水岩组，其地下水静水位根据地势呈东高西低的趋势其等值线如图1所示。

1.2 抽水试验过程

本次试验选取两个孔改造作为抽水孔如图1 中方框标点编号为ZK103 的井深127m，井径130mm，抽水初始水位24.50m，最大降深50.82m，对应流量47.13m3/d，编号为ZK23的井深105m，井径130mm，初始水位22.05m，最大降深40.51m 对应流量41.43m3/d试验过程见图2。

抽水试验进行顺利，水位数据通过投入式液位计精确度为0.01m，流量表观测精度为0.0001m3，水温、气温2h 观测一次，读数精度为0.1℃，数据记录频率和精度满足规范要求。为提高实验数据精度每孔进行三次抽水，每次抽水后观测恢复水位数据，水位恢复至初始水位后进行下一次抽水，所得数据成图后，从图2中数据趋势看，无异常点，符合规范中非稳定流抽水试验要求[6]，试验数据真实有效。

2 求参方法简介

利用Aquifertest 软件求参方法如下：①从主菜单栏中，点击File，然后Create datebase 创建初始数据库保存；②打开已保存的数据库，新建工程，选择Units在新建的工程中创建抽水井模型；③键入野外记录簿的抽水试验数据，及含水层的厚度，生成时间与降深的曲线图；④选择所需要的计算方法完成水文地质参数计算，形成计算图；⑤在Reports查看计算结果；⑥输出该抽水孔各种方法的水文地质参数。

本次采用Theis配线法，对潜水含水层水文地质参数进行求解。配线法是通过实测试验曲线与理论曲线对比确定含水层水文地质参数的方法，也称为标准曲线对比法，配线法在软件中通过专业分析调整来达到最优拟合效果，Aquifertest软件参数计算结果拟合曲线见图3、图4[7]。

根据降深—时间（lgs～lgt）配线法求得导水系数T及渗透系数K，计算结果见表1。

表1 水文地质参数计算结果表

3 采场涌水量预测

3.1 大气降水入坑量预测

大气降水入坑量采用水均衡法计算，计算公式为：

QⅠ=FAΦ

式中：F——采场汇水面积，m2；包括境内以及境外汇水面积，其中境界内面积为697251m2，境界外面积为0m2；

A——降水量，m；

Φ——地表径流系数，取经验值0.8。

露天采场大气降水汇水量预测结果见表2。

表2 露天开采大气降水汇水量预测表

3.2 矿坑地下涌水量预测

根据取得参数采用大井法计算矿坑涌水量，考虑地下水贮存量及径流量，采用以下参数计算求得矿坑涌水量[8]：

通过大井法计算求得矿山地下涌水量（标高+25～-25m段）为3520m3/d。

4 结论

（1）本文通过现场抽水试验，利用Aquifertest 软件计算了渗透系数K为0.07m/d；

（2）通过大井法计算了矿坑涌水量为3520m3/d；

（3）本次采用的水文地质参数选择的是抽水试验计算结果的平均值，由于本区为灰岩含水层岩体节理裂隙较发育，为高度非均质水文地质类型，因此解析法计算的涌水量仅供参考，为矿山后续开采的疏排水方案设计提供参考依据。

表3 矿坑涌水量计算参数一览表