基于现场压渗法的含水岩层渗透系数测试.pdf

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1、2015年第4O卷第4期能源技术与管理VolJ4ONo．4EnergyTechnologyandManagement51doi：10．3969~．issn1672—9943．2015．04．019基于现场压渗法的含水岩层渗透系数测放涂心彦，钱自卫一，朱伟强，罗飞宇，周海涛2,3(1．平煤神马建工集团有限公司，河南平顶山467000；2．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221116；3．徐州中矿井巷防治水新技术有限公司，江苏徐州221oo8)[摘要]现场压渗法是一种操作方便、原理简单的岩层渗透系数测试方法。以

2、平顶山矿区平顸山砂岩为例，就现场压渗法测岩层渗透系数的基本原理、操作方法等进行介绍。通过在平顸山矿区十矿三水平进风井井深389m工作面布设测试孔，进行平顶山砂岩的渗透系数测试，获得测试点的渗透系数为均值为0．05325m／d。[关键词]现场压渗法；含水岩层；渗透系数；现场测试；平顶山砂岩[中图分类号]TD745~．21[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2015)040512算确定。假定测试岩层的渗透性是匀质的、各向同0引言性的，其渗流特性符合达西定律，则建立如图2所渗透系数是一个代表岩土层的渗透性强弱的示的计算模型。定

3、量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数[1_2]。比如对于井筒建设来说，含水层渗透系数决定着井筒的涌水量，也往往决定着井筒采用何种建井方式，所以准确的测定岩土层的渗透系数是一项十分重要的工作]。以平顶山矿区平顶山砂岩为例，就现场压渗法测岩层渗透系数的基本原理、操作方法等进行介绍。1测试原理测试采用双孔压渗法，其基本原理如图1所图2岩层平面径向泽流模型示。2个钻孔分别用于压水、测渗，测试压水过程根据达西定律：Q=KAJ的注水压力、注水流量及测渗孔水压值等数据，并其中：一掣，A=27rrL以此换算取得测试岩层段的渗透系数。=一』：

4、HCdn则：K=一Qln(R／r丽o)(日c一式中：Q为渗流流量，m3／s；K为渗透系数，m／s；J为水头梯度；A为过流断面面积，in；r0为注水孔半径，m；r为计算点与注水孔距离，m；L为测试端厚度，m；R为注水孔与检测孔距离，m；Ho为注水孑L水头高度，m；Hc为检~'JTL水头高度，m。2测试过程设计图1双孔压渗法测试方法示意图测试段导渗状态下的渗透系数可根据压渗试2．1测试孔布置验实测的注水孔水压、测渗孔水压等数据间接换测试的目的岩层为平顶山矿区的平顶山砂2015年8月52涂心彦，等基于现场压渗法的含水岩层渗透系数测试Aug

5、．，2015岩，该岩层底板埋深420m，厚120m，测试孔布相对稳定，其中第一次测试注水压力约为2．8MPa，置于十矿三水平进风井井深389m工作面。在工后2次测试约为3．0MPa；2个测渗孔水压表现出作面周边均匀布置3个测试钻孔，钻孔90mm，了一定的差异性。当1、2孔压水时，3孔测试水压开孔点距离井壁0．3I"／1_，俯角90。，深度25．0m，工基本不变，而孔1和孔2测试压力出现明显的增作面预留注浆岩帽8．0m，即测渗的有效岩层厚度大点，表明在3个测试孑L之间存在优势渗流通道，为17．0m，工作面测试钻孑L之间的距离为9．9m

6、。但压水孔与测渗孔之间的压差在0．4～0．5MPa，压2_2测试方法差较小。采用2TGZ一60／210型调速高压注浆泵进行由图3可看出，测试段岩层渗流通道以微细压水，压水时均采用2档，压水泵的稳定流量为裂隙网络为主，裂隙网络发育不均，但裂隙连通程19L／rain。3个测试孔，1个用于压水，另外2个用度较好。由于推导的渗透系数计算公式是在假定于测渗，压水过程中分别记录各孑L的水压值，当各岩层为各向同性且流量和压力相对稳定的基础上孔的水压值均趋于稳定时，则停止试验。来计算岩层的渗透系数，因此分析时忽略测试开2．3测试结果及分析始时渗透系

7、数变化段。由渗透系数曲线可知，井深基于各测试段压渗过程的注水压力和测渗孔389m砂岩段的渗透系数在0．0335～0．938m／d范水压的实测数据，可据前式换算取得相应压渗过围内变化，压渗过程中测试段渗透性略有增强，但程的渗透系数变化曲线，由此直观反映压渗过程不显著，表明在压渗过程中，渗流通道没有明显扩的渗透性变化趋势。图3为井深389m测试段的展。由压渗结果估算平顶山砂岩渗透系数均值为压渗过程水压及渗透系数历时变化情况。0．05325m／d二3结论0二现场压渗法是一种操作方便、原理简单的岩螽垛层渗透系数测试方法。采用在测试岩层中布没

8、测姻躞试孔，测试孔分别用于压水、测渗，测试压水过程的注水压力、注水流量及测渗孑L水压值等数据，并采用计算公式可直接计算获得测试岩层段的渗透(a)1孑L水过程监测曲线(b)1L水过程计算渗透系数系数。采用此方法在平顶山矿区十矿三水平进风