[发明专利]一种潜水完整井斜井的阶梯降水方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿斜井井筒建设过程中的降水方法。适用于缓坡斜井井建过程中的降水量估计，指导降水方案设计，特别适用于斜井穿越富水厚砂层段的一种潜水完整井斜井的阶梯降水方法。

背景技术

现有降水井根据其井底是否达到不透水层分为完整井和非完整井；根据地下水有无压力，降水井分为承压井和潜水井(无压井)。对应的降水理论包括承压完整井降水理论、承压非完整井降水理论、潜水完整井降水理论、潜水非完整井降水理论等。上述降水理论所计算的各点降深相同，但是为保证斜井顺利开挖，要求开挖过程中水位均处于斜井底板以下，导致沿斜井长度范围内各点降深呈线性变化，已有的降水理论不再适用于斜井井建降水计算。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对现有降水理论不能科学合理地计算斜井建设时的降水量，引入降水单元概念，根据斜井建设过程中不同井点降水深度不同的特点，计算各降水单元所需降水量的一种潜水完整井斜井的阶梯降水方法。

为了克服现有技术不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种潜水完整井斜井的阶梯降水方法，该方法按下述步骤进行：

(1)、为保证斜井顺利开挖，要求开挖过程中水位均处于斜井底板以下，在斜井的地表距斜井主井筒外围分别钻有第一井筒、第二井筒、第三井筒、第四井筒和第五井筒；

(2)、对上述五个井筒进行抽水，井筒周围原有的水面就由水平变成弯曲水面，最后这个曲线逐渐趋稳定，形成水位降落漏斗；

(3)、将五个井筒中的3口井筒划分为群井计算单元，使该计算单元呈三角形布置，其中第一井筒、第二井筒、第三井筒和第三井筒、第四井筒和第五井筒分别为A计算单元和C计算单元；所述第一井筒、第三井筒和第四井筒为区域B，所述区域B为A计算单元和C计算单元的覆盖范围区域，其中A点、B点和C点分别为三角形区域的形心；

(4)、利用达西定律及裘布衣公式计算降水范围及降水量；

(5)、为了简化计算，将三角形布置的群井单元当作一个大井，流量按照裘布衣公式计算，此时，S为干扰群井中心的降深值，井半径为大井的等值圆半径r₀；

涌水量计算公式为

Q=1.366k(2H-S)Slg(Rr0)---(1)]]>

其中，H—潜水层厚度，m；

S—大井中心水位降深，m；

r₀—大井计算单元等效半径，m；

R—大井影响半径，m；

根据公式(1)，可由距井中心r处降深S₁确定计算单元总涌水量Q，由计算单元总涌水量Q反算可确定井中心降深S；

所述斜井降水井按计算单元逐次开始工作，具体计算方法如下：

1)、利用裘布衣公式计算第i组单元A，此时应保证B点地下水位在底板以下，将B点的降深S_ir及AB的距离带入公式(1)，计算单元A的总涌水量Q_i；

2)、以计算单元A的总涌水量Q_i反算A点降深S_i，并保证A点水位在A点底板以下；

3)、利用裘布衣公式计算第i+1组单元C，此时C点的计算水位为第i组A单元抽水时的影响水位，重复1)和2)步骤向前延伸，直至斜井进入基岩。

所述降水单元之间由于受干扰的影响，分别对降水单元进行降水计算。

所述斜井降水井按计算单元逐次进行阶梯降水涌水量和降深计算。

本发明与现有技术相比，对薛庙滩矿井二号副斜井井筒施工降水的计算，计算结果满足施工要求。这对保证富水厚砂层中斜井的安全施工具有重要的现实指导意义。