【正文】 分層和分段試驗(yàn)，另外各層的溝通性良好。因此，采用混合放水的方式，探明各層的綜合平均情況。（4）根據(jù)放水順序可分為正向放水和反向放水試驗(yàn)正向放水是指放水時(shí)水位降深由小到大，即先進(jìn)行小降深放水，后進(jìn)行大降深放水。因其有利于放水井周圍天然過(guò)濾層的形成，多用于松散含水層中。反向放水是指放水時(shí)水位降深由大到小。放水開始時(shí)的大降深有利于對(duì)井壁和裂隙的清洗，多用于基巖中。本次放水主要針對(duì)太灰含水層所以為反向放水。（5）按放水試驗(yàn)所依據(jù)的井流理論，可分為穩(wěn)定流放水和非穩(wěn)定流放水試驗(yàn)穩(wěn)定流放水試驗(yàn)要求放水時(shí)的流量和水位降深都相對(duì)穩(wěn)定，即不隨時(shí)間改變。用穩(wěn)定流理論和公式來(lái)分析計(jì)算，方法比較簡(jiǎn)單。但自然界大都是非穩(wěn)定流，只在補(bǔ)給水源充沛且相對(duì)穩(wěn)定的地段放水時(shí)才能形成相對(duì)穩(wěn)定的似穩(wěn)定流場(chǎng)，故其應(yīng)用受到一定限制。非穩(wěn)定流放水試驗(yàn)只要求水位和流量中的一個(gè)穩(wěn)定，另一個(gè)可隨時(shí)間變化。一般要求流量穩(wěn)定，降深變化。用非穩(wěn)定流理論和公式進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，較穩(wěn)定流放水更接近實(shí)際，因此具有更廣泛的適用性，能研究的因素（如越流因素、彈性釋水因素等）和測(cè)定的參數(shù)（如給水系數(shù)、導(dǎo)壓系數(shù)、越流系數(shù)等）也更多。此外，它還能判定簡(jiǎn)單條件下的邊界，并能充分利用整個(gè)放水過(guò)程所提供的全部信息。但其解釋計(jì)算較復(fù)雜，觀測(cè)技術(shù)要求較高。穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流的根本區(qū)別就在于是否包含時(shí)間變量。嚴(yán)格地說(shuō)，礦區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)都是非穩(wěn)定的，應(yīng)該用非穩(wěn)定流公式。這不僅因?yàn)榈叵滤軞夂蚣竟?jié)變化影響，更重要的是開采條件也在不斷變化，尤其是在大降深疏干時(shí)，地下水常形成以礦井中心的非穩(wěn)定井流。此外，由于非穩(wěn)定流理論能描述地下水向礦井運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程（或疏干的全部過(guò)程），所以非穩(wěn)定流理論更具有實(shí)用性。但在礦井排水中，基本具備似穩(wěn)定流條件的情況也是存在的。例如，礦井水有豐富的補(bǔ)給來(lái)源（河流、定水頭越流補(bǔ)給等），礦井涌水量與補(bǔ)給量近似相等；充水巖層廣泛分布、礦井排水疏干至一定水平后水位基本穩(wěn)定、疏干漏斗每年隨雨季和旱季的交替而變化、礦井涌水量穩(wěn)定在一個(gè)變化范圍內(nèi)等，這些情況雖不完全符合裘布依假定條件，但由于穩(wěn)定流計(jì)算簡(jiǎn)單，在不要求對(duì)疏干全過(guò)程進(jìn)行了解的條件下，穩(wěn)定流公式仍有著廣泛的實(shí)用價(jià)值。礦區(qū)對(duì)太原組灰?guī)r含水層進(jìn)行過(guò)兩次影響比較大的疏放水試驗(yàn)。第一次為放水試驗(yàn)，于1999年10月20日至28日，在六五采區(qū)對(duì)太原組1～4層灰?guī)r含水層進(jìn)行了放水試驗(yàn)，歷時(shí)9天（放1和放2孔），放水量為182m3/h。共放出水量22000m3，中心水位降低了15m，降落漏斗影響半徑大于3000m。第二次為疏水試驗(yàn)，2005年3月18日GSGSGS7井下鉆孔從Ⅱ614綜采工作面疏放太灰水，平均放水量約450m3/h。這說(shuō)明太灰含水層富水性較強(qiáng)，透水性良好，但是補(bǔ)給水源有限。本次放水試驗(yàn)時(shí)間預(yù)計(jì)只有2~3周的時(shí)間，可以認(rèn)為，在放水試驗(yàn)的初期，流量較大，水位降深增長(zhǎng)較快，呈現(xiàn)出非穩(wěn)定流現(xiàn)象；而隨著放水試驗(yàn)的逐步進(jìn)行，流量和水位降深趨于穩(wěn)定，呈現(xiàn)出穩(wěn)定流現(xiàn)象。所以，根據(jù)放水試驗(yàn)過(guò)程的不同時(shí)段，分別按照穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流理論處理。上述試驗(yàn)得出本礦太灰水滲流場(chǎng)的基本特征是：本礦中部的太灰水向南北兩端流動(dòng)，中間太灰水位較南北兩端分別高出11～12m，其滲透性在礦內(nèi)還存在不均一性，在某些區(qū)段滲透較強(qiáng)，在另一些區(qū)段較弱。這為以后的進(jìn)一步疏降開采提供了很大的幫助。綜上所述，將本次放水試驗(yàn)類型劃分為：放水初期為干擾非完整井群放水試驗(yàn)，混合放水試驗(yàn)，反向放水試驗(yàn)，非穩(wěn)定流放水試驗(yàn)。放水后期為干擾非完整井群放水試驗(yàn)，混合放水試驗(yàn)，反向放水試驗(yàn)，穩(wěn)定流放水試驗(yàn)。 井下放水試驗(yàn)的技術(shù)要求（1）放水試驗(yàn)前要預(yù)計(jì)放水期間的最大涌水量，并建立能保證排出最大涌水量的排水系統(tǒng)（包括水泵、水倉(cāng)、水溝等）。（2）應(yīng)選擇適當(dāng)位置修筑防水閘門，使放水地區(qū)與礦井隔離，以確保礦井的安全。（3）井下鉆探時(shí)應(yīng)掘鑿和加固鉆窩，保證正常的鉆探施工條件。（4）鉆機(jī)必須安裝牢固，鉆孔應(yīng)首先下好孔口管，并做耐壓試驗(yàn)。正式施工前必須安裝孔口閘閥，以保證控制放水量。放水孔施工中，必須采取一系列防噴技術(shù)，以保證高壓水頭作用下鉆探施工的安全。（5）放水前應(yīng)編制放水試驗(yàn)設(shè)計(jì)，規(guī)定試驗(yàn)方法、各次降深值和放水量，并應(yīng)檢驗(yàn)、校正觀測(cè)儀器和工具，檢查排水設(shè)備能力和放水路線。正式放水前，還應(yīng)在同一時(shí)間對(duì)井上下觀測(cè)孔和放水點(diǎn)進(jìn)行一次水位、水壓和涌水量的統(tǒng)一觀測(cè)。（6）放水過(guò)程中，當(dāng)涌水量、水位難以穩(wěn)定時(shí)，放水延續(xù)時(shí)間一般不少于10d~15d，選取觀測(cè)時(shí)間間隔應(yīng)考慮到非穩(wěn)定流計(jì)算的需要；放水中心水位必須與涌水量同步觀測(cè)。（7）放水結(jié)束后，停用或報(bào)廢的鉆孔，應(yīng)及時(shí)封堵，并提出封孔報(bào)告。放水試驗(yàn)過(guò)程中，需要觀測(cè)記錄的內(nèi)容有：①測(cè)量放水試驗(yàn)前后的孔深。進(jìn)行此項(xiàng)工作的目的是核查放水段深度、層位、孔內(nèi)是否坍塌、沉淀和淤塞等。淤塞嚴(yán)重會(huì)影響資料精度，引起井類型的變化（如完整井轉(zhuǎn)變?yōu)榉峭暾＂谟^測(cè)天然水位、動(dòng)水位及恢復(fù)水位，它們是重要的計(jì)算數(shù)據(jù)。主孔和觀測(cè)孔的水位應(yīng)同時(shí)觀測(cè)。正式進(jìn)行放水試驗(yàn)前，要觀測(cè)靜止水位，即天然水位。天然水位波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)影響范圍外布置專門觀測(cè)孔（點(diǎn)），觀測(cè)放水前和整個(gè)放水期間天然水位的變化，以便校正天然水位變化對(duì)動(dòng)水位的影響。放水試驗(yàn)開始后，應(yīng)立即觀測(cè)放水孔（主孔）和觀測(cè)孔的動(dòng)水位，并同時(shí)觀測(cè)放水孔的出水量。由于開始時(shí)水位變化幅度較大，要求觀測(cè)的時(shí)間間隔較短，以后逐漸延長(zhǎng)，具體要求可參考放水試驗(yàn)規(guī)程。放水試驗(yàn)結(jié)束或中斷后，均應(yīng)認(rèn)真觀測(cè)恢復(fù)水位。觀測(cè)頻率應(yīng)按非穩(wěn)定流放水初期的水位觀測(cè)要求進(jìn)行，至少應(yīng)按穩(wěn)定流放水的觀測(cè)頻率進(jìn)行。對(duì)于整個(gè)觀測(cè)期間所出現(xiàn)的可能引起水位波動(dòng)的因素都需記錄，如降水、地震、爆破及設(shè)備、動(dòng)力故障等。③觀測(cè)流量。放水試驗(yàn)時(shí)流量應(yīng)與水位同時(shí)觀測(cè)。非穩(wěn)定流放水時(shí)，為保證計(jì)算參數(shù)的精度，應(yīng)盡量保持流量的穩(wěn)定。④觀測(cè)水溫、氣溫。水溫和氣溫應(yīng)同時(shí)觀測(cè)，一般在試驗(yàn)開始時(shí)觀測(cè)一次，以后每隔2h～4h觀測(cè)一次。觀測(cè)水溫時(shí)，溫度計(jì)應(yīng)在水中浸沒(méi)10min～15min。⑤在放水試驗(yàn)結(jié)束前，應(yīng)采取水樣做水質(zhì)分析和細(xì)菌檢驗(yàn)。如放水試驗(yàn)中水的物理性質(zhì)有變化，則應(yīng)系統(tǒng)觀測(cè)，必要時(shí)系統(tǒng)取樣化驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)是為了確定水力聯(lián)系或研究咸淡水的關(guān)系時(shí)，也應(yīng)系統(tǒng)取樣分析。 礦井排水系統(tǒng)的要求（1）主要排水設(shè)備應(yīng)符合下列要求：①水泵：必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。備用水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的70%。工作和備用水泵的總能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，可在主泵房?jī)?nèi)預(yù)留安裝一定數(shù)量水泵的位置。②水管：必須有工作和備用的水管。工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量。工作和備用水管的總能力，應(yīng)能配合工作和備用水泵在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。③配電設(shè)備：應(yīng)同工作、備用以及檢修水泵相適應(yīng)，并能夠同時(shí)開動(dòng)工作和備用水泵。（2）主要泵房至少有2個(gè)出口，一個(gè)出口用斜巷通到井筒，并應(yīng)高出泵房底板7m以上；另一個(gè)出口通到井底車場(chǎng)，在此出口通路內(nèi)，應(yīng)設(shè)置易于關(guān)閉的既能防水又能防火的密閉門。泵房和水倉(cāng)的連接通道，應(yīng)設(shè)置可靠的控制閘門。（3）主要水倉(cāng)必須有主倉(cāng)和副倉(cāng)，當(dāng)一個(gè)水倉(cāng)清理時(shí)，另一個(gè)水倉(cāng)能正常使用。主要水倉(cāng)的有效容量應(yīng)能容納8h的正常涌水量。（4）水泵、水管、閘閥、排水用的配電設(shè)備和輸電線路，必須經(jīng)常檢查和維護(hù)。在放水試驗(yàn)前必須全面檢修1次，并對(duì)全部工作水泵和備用水泵進(jìn)行1次聯(lián)合排水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。（5）水倉(cāng)、沉淀池和水溝中的淤泥，應(yīng)及時(shí)清理。 放水試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)組織工作為確保放水試驗(yàn)的成功，應(yīng)進(jìn)行周密的準(zhǔn)備工作，這些工作包括：（1）清挖水倉(cāng)（包括一水平水倉(cāng)）；（2）檢修水泵（包括一水平泵房）；（3）準(zhǔn)備疏水溝；（4）放水孔、觀測(cè)孔的檢修（包括安裝水門、測(cè)壓裝置和鉆孔維修）；（5）安裝測(cè)水堰；（6）準(zhǔn)備好放水記錄表格，訓(xùn)練放水試驗(yàn)和觀測(cè)人員；（7）儀表檢修。如水量表、壓力表校核；（8）測(cè)定放水孔本底水量、水位、水壓、采取本底水樣；（9）編制放水試驗(yàn)方案，確定放水試驗(yàn)步驟，根據(jù)已選定的計(jì)算方案擬出為取得計(jì)算參數(shù)應(yīng)進(jìn)行的單孔、多孔編組或群孔放水試驗(yàn)。并進(jìn)行有計(jì)劃的水位恢復(fù)觀測(cè)；（10）提出詳細(xì)的資料整理計(jì)劃及數(shù)據(jù)處理方案。5 放水試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 放水試驗(yàn)場(chǎng)地布置布置放水試驗(yàn)的場(chǎng)地，主要是是主放水孔與觀測(cè)孔的配置。根據(jù)放水試驗(yàn)的任務(wù)和礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，首先選定放水孔的位置，然后進(jìn)行觀測(cè)孔的布置。 觀測(cè)孔布置原則（1）觀測(cè)孔的平面布置觀測(cè)孔的平面布置取決于放水試驗(yàn)的任務(wù)、精度要求、規(guī)模大小、含水層的性質(zhì)，以及資料整理和參數(shù)的計(jì)算方法等因素。一般情況下，觀測(cè)孔均應(yīng)布置成觀測(cè)線的形式。但如果只為消除“井損”或“水躍”的影響，只在放水孔旁布置一個(gè)觀測(cè)孔即可。如為準(zhǔn)確求參，應(yīng)根據(jù)含水層邊界條件、均質(zhì)程度、地下水的類型、流向及水力坡度等，將觀測(cè)孔布置成1~4條觀測(cè)線。當(dāng)?shù)叵滤ζ露刃?，并為均質(zhì)各向同性含水層時(shí)，可在垂直地下水流向的方向上布置一排觀測(cè)孔。若受場(chǎng)地條件限制難于布孔時(shí)，也可與地下水流向成45176。角的方向布置一排觀測(cè)孔。當(dāng)含水層為均質(zhì)各向同性，但水力坡度較大時(shí)，可垂直和平行地下水流向各布置一排觀測(cè)孔。對(duì)非均質(zhì)含水層，水力坡度不大時(shí)，應(yīng)布置三排觀測(cè)孔，其中兩排垂直流向、一排平行流向。對(duì)非均質(zhì)各向異性含水層，水力坡度較大時(shí)可布置四排觀測(cè)孔，其中垂直和平行流向各兩排。此外，對(duì)群孔放水試驗(yàn)，其觀測(cè)孔布置應(yīng)能控制整個(gè)流場(chǎng)并直到邊界，非均質(zhì)的各個(gè)塊段也應(yīng)有觀測(cè)孔。對(duì)某些專門目的的放水試驗(yàn)，觀測(cè)孔的布置則可不拘形式，以解決問(wèn)題為原則。（2）觀測(cè)孔的數(shù)量觀測(cè)孔的數(shù)量主要取決于放水的目的要求和參數(shù)計(jì)算方法。用于描述降落漏斗的放水試驗(yàn)，每條觀測(cè)線上不應(yīng)少于3個(gè)觀測(cè)孔。用于求參的放水試驗(yàn)，若用Slgt曲線求參，每條觀測(cè)線上僅布置1個(gè)孔；若用Slgr曲線求參，每條觀測(cè)線可布置1~3個(gè)孔，但多數(shù)是取3個(gè)。用于判定水力聯(lián)系及邊界性質(zhì)的放水試驗(yàn)，觀測(cè)孔不應(yīng)少于2個(gè)。判定斷層的隔、導(dǎo)水性在斷層的兩盤各布置一個(gè)孔。（3）觀測(cè)孔的間距觀測(cè)孔的間距應(yīng)近主孔者小，遠(yuǎn)主孔者大，即距放水孔由近至遠(yuǎn)，觀測(cè)孔間距由小到大。此外，透水性差的含水層中觀測(cè)孔的間距較透水性強(qiáng)的??；潛水含水層較承壓含水層的??；有垂直補(bǔ)給的較無(wú)垂直補(bǔ)給的小；非穩(wěn)定流放水較穩(wěn)定流放水的小。最近的觀測(cè)孔，應(yīng)盡量避開紊流和三維流的影響，其距離應(yīng)更大些。最遠(yuǎn)的觀測(cè)孔，應(yīng)能觀測(cè)到明顯的水位下降，以控制降落漏斗的擴(kuò)展半徑R，或者其水位下降值不小于10倍的允許觀測(cè)誤差[10]。相鄰兩觀測(cè)孔之間的間距。對(duì)非穩(wěn)定流放水，觀測(cè)孔的間距應(yīng)在對(duì)數(shù)軸上分布均勻。（4）觀測(cè)孔的深度和孔徑對(duì)非完整井放水，觀測(cè)孔的深度應(yīng)達(dá)到放水孔放水段的中部。觀測(cè)孔沉淀管的長(zhǎng)度一般不應(yīng)小于2m。除含水層很薄外，觀測(cè)孔應(yīng)深入試驗(yàn)層5m~10m。如為查明水力聯(lián)系，觀測(cè)孔應(yīng)深入試驗(yàn)層10m~20m以上。觀測(cè)孔的孔徑一般不小于55mm。[2] 放水孔、觀測(cè)孔的布置以物探和條件分析法確定工作面薄弱區(qū)，以力學(xué)分析確定最佳的放水點(diǎn)。為了探明整個(gè)二水平附近太灰含水層的詳細(xì)情況，利于放水過(guò)程中滲流場(chǎng)的形成。并盡可能使鉆孔施工方便，所以將各個(gè)放水孔盡可能均勻的布置于二水平各巷道之內(nèi)。觀測(cè)孔的布置要盡量避開紊流和三維流的影響，結(jié)合礦區(qū)地表和井下的實(shí)際情況，并兼顧已有的鉆孔。現(xiàn)將放水孔與觀測(cè)孔的位置布置如以下方案：放水孔布置：目的為起到大降深疏降，使底板水壓減小到安全水壓確保生產(chǎn)的安全，所以將放水孔布置在太灰富水區(qū)段Ⅱ617機(jī) 巷，為達(dá)到大降深現(xiàn)布置4個(gè)放水孔FSFSFSFS4。放水孔間距的選取非常重要，若間距取的太小降落漏斗則會(huì)過(guò)于集中不能達(dá)到預(yù)定的范圍。若間距取的太大工作面局部水壓會(huì)過(guò)大達(dá)不到試驗(yàn)預(yù)期的結(jié)果。所以，放水孔間距的選取就非常重要，根據(jù)二水平以前放水試驗(yàn)放水孔位置的布置將間距取為20m.觀測(cè)孔布置：首先要滿足布設(shè)原則，結(jié)合已有的觀測(cè)孔并布置了新的觀測(cè)孔GC1～GC7。其次要能查明對(duì)二水平生產(chǎn)有影響的斷層、陷落柱情況，主要是斷層的隔、導(dǎo)水性。在該礦區(qū)范圍內(nèi)大面積存在太灰水、奧灰水及斷層，為判斷各含水層之間是否存在水力聯(lián)系以及各含水層的富水性，需在井田內(nèi)對(duì)各含水層打觀測(cè)孔，在放水過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各含水層水壓、水位、流量等參數(shù)的觀測(cè)，查明井田水文地質(zhì)情況。其次由于是大降深放水應(yīng)在斷層兩盤布設(shè)孔查看其兩盤水頭差變大時(shí)性質(zhì)是否會(huì)改變（斷層活化）；需在地面布設(shè)觀測(cè)孔觀測(cè)奧灰含水層的水位，觀測(cè)其是否會(huì)在大流量放水時(shí)與太灰含水層發(fā)生水力聯(lián)系。其具體布置圖見圖51二水平放水試驗(yàn)鉆孔布置圖。 目前礦區(qū)下一步即將對(duì)Ⅱ617采區(qū)進(jìn)行開采，所以上述兩個(gè)方案都是建立在此基礎(chǔ)上的，并為此服務(wù)。使Ⅱ617采區(qū)順利進(jìn)行開采，也為以后各采區(qū)采煤提供依據(jù)和幫助。 放水孔、觀測(cè)孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放水孔和觀測(cè)孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)取決于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，以下為礦井具體的水文地質(zhì)柱狀圖（圖52）。供設(shè)計(jì)鉆孔結(jié)構(gòu)使用。圖52 井下二水平水文地質(zhì)柱狀 井下放水孔和觀測(cè)孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于要對(duì)井下放水孔和觀測(cè)孔進(jìn)行預(yù)放水，確定鉆孔與太原組灰?guī)r含水層的溝通情況，所以井下放水孔和觀測(cè)孔的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相同。因?yàn)殂@孔的放水量和水壓很大（），為保證安全和便于收集放水資料，需要安裝專門的孔口管。孔口管的安裝必須固定在巖石堅(jiān)硬完整的地段，以免揭露含水層后孔口管跑水，或水壓使孔口管崩落而失去控制水量的作用。（圖53）。圖53 放水孔孔口裝置示意 1太原組1~4灰含水層；26煤底海相泥巖隔水層；375mm鉆桿 4150mm鉆孔；5水泥；6肋條；7108mm鋼管；8鐵卡； 9水壓表；10木柱；11水閥們；12流量表其中，必須注意孔口管安裝的質(zhì)量。此外，孔口管必須要有足夠的長(zhǎng)度，當(dāng)?shù)装鍓毫?Mpa時(shí)至少15m，本次試驗(yàn)為20m。具體計(jì)算如下[9]：