1抽水設計技術參數(shù)計算抽水試驗設計技術參數(shù)除了抽水孔風管浸沒比外,還有抽水孔空氣單位消耗量,抽水風壓,出水管直徑,發(fā)動機功率等。
11風管浸沒比的計算風管浸沒比指抽水工作進行狀態(tài)下動水位以下風管頭混合器浸沒深度與離開風管頭混合器的水氣混合體上升高度的比值。
12空氣單位消耗量的計算空氣單位消耗量指抽水工作狀態(tài)下每抽1m3水所需的壓縮空氣體積量(m3)。
13抽水風壓的計算抽水開始時所需的風壓稱為啟動風壓(P0)。
14出水管直徑的計算出水管直徑指出水管與風管并列獨立安裝下的出水管直徑(d)。
15發(fā)動機功率的計算發(fā)動機為空氣壓縮機提供動力來源,動力設備工作必須具有一定的功率要求。
2抽水設計技術參數(shù)分析從上述包括風管浸沒比,空氣單位消耗量(V),啟動風壓(P0),工作風壓(Pn),出水管直徑(d),發(fā)動機功率(N)
六種技術參數(shù)的計算方法中可以看出,這些技術參數(shù)計算需要預先給定一組流量與降深值,即設計動水位和設計出水量。設計出水量應由礦區(qū)調查和搜集鄰區(qū)歷史資料給出技術設計參考值,設計動水位應根據(jù)單井穩(wěn)定流抽水試驗要求按降深5~10m設計參考值。
由(1)式可以看出,給定設計動水位后,給出一個風管浸沒深度,由(1)式可以計算出一個設計風管浸沒比。
由設計出水量參考值從(2)式可以計算出設計空氣單位消耗量(V),水氣混合體中空氣容量Q0為設計出水量的V倍。
則:單位時間水氣混合體Q+Q0=vd2 /4從而由(4)式可得出設計出水管直徑(d);同樣由設計動水位從(3-1),(3-2)式可以給出空壓機啟動風壓(P0)及工作風壓(Pn),抽水風壓以大氣壓為計算單位,1個標準大氣壓相當于103333m水柱所產(chǎn)生的壓力,即約為10m水柱壓力。
由給定的設計動水位參考值可以給出水柱上升高度h,從而由(5)式計算出所需要的發(fā)動機功率(N)。
N(馬力)=Qh/(75)=Vv/(75),上式中符號代表意義與前述相同,所得數(shù)值表示發(fā)動機完成給出速度為8~9m/s的1流量體積(l)的水*少所需要做的功。
3抽水風管浸沒比設計技術參數(shù)水文地質意義風管的浸沒深度越大,風管浸沒比越大,從空氣壓縮機的額定風壓考慮,隨著抽水開始,動水位下降,浸沒深度小,浸沒比值變小,即隨著抽水繼續(xù),水位降深加大,風管浸沒比逐漸由大變小,又從上述(2),(3-1),(3-2)式可以看出,風管浸沒越深,浸沒比值大,空氣單位消耗量越小,相同出水管,則出水量相對增加,但所需風壓增大,相反,風管浸沒越淺,浸沒比值小,所需風壓小,但空氣單位消耗量大(見表1),相同出水管,則出水量相對減少,故過小的風管浸沒比將使抽水出水出現(xiàn)不連續(xù)甚至抽不上水,通常風管浸沒比值不應小于05~06,按照風管浸沒深度與水柱上升高度之比(H/h),一般一應小于08~12,*好能達到15,則風管浸沒比值為06,故一般要求實際風管混合器浸沒位置至水柱上升頂界面(出水口)之間的高差為設計動水位至出水口之間高差的18~25倍。由于風管浸沒越深,所需風壓增大,受空氣壓縮機的額定風壓限制,抽水啟動風壓不超過空氣壓縮機的額定風壓,當啟動風壓為空氣壓縮機的額定風壓時,從(3-1)式可以看出,風管混合器地下埋深不大于(10P0- 2)m.通過以上分析,正確設計包括抽水風管浸沒比在內(nèi)的抽水技術參數(shù)對抽水試驗工作具有重要的意義。通過抽水試驗能夠獲取的直接試驗數(shù)據(jù)是流量與降深的對應數(shù)據(jù)對,只有設置了合適的流量和降深值,才能計算出合適的抽水設計技術參數(shù),按照合適的抽水技術參數(shù)安裝風管等技術設備,才有可能做到節(jié)省時間,降低成本,保障并提高水文地質孔抽水試驗資料成果質量。所以做好抽水試驗工作,既要做好前期地質水文地質工作,了解礦區(qū)自然流場水位,流量變化趨勢,還必須配置合適的抽水設備,保障抽水試驗工作順利,可行,可靠。
4應用實例福建永定東中田地石灰石礦區(qū)在2007年補充勘探時為了了解礦區(qū)露天開采下二疊棲霞組石灰?guī)r礦床時其自身直接含水層的富水性及其滲透性,在礦區(qū)西部施工了60'號水文地質孔,該水文孔開始使用深井泵抽水,水位降深及水位,流量穩(wěn)定狀態(tài)遠達不到要求,抽水試驗工作不成功。后改用空氣壓縮機進行抽水。通過抽水試驗獲得了礦區(qū)下二疊棲霞組石灰?guī)r礦床自身直接含水層的滲透系數(shù),單位涌水量等水文地質參數(shù)。下表抽水試驗技術參數(shù)表是抽水試驗后形成的實際技術參數(shù)。
從實際技術參數(shù)和設計技術參數(shù)中可以看出,隨著各次抽水風管浸沒比的降低,工作風壓及動力設備功率逐漸降低,過高的風管浸沒比造成了設計抽水風壓小于實際抽水風壓,還造成了實際空氣單位消耗量遠遠大于實際揚程所對應需要消耗的空氣量,增加設備負荷及浪費耗能,造成了各次抽水水位降深變小,在影響半徑和流量趨于穩(wěn)定的情況下,影響了目的含水層計算水文地質參數(shù)的可靠程度5結語目前許多礦區(qū)為了縮短勘探工期以及勘探成本,常常把礦區(qū)詳查和勘探階段合并,布置水文地質孔進行礦區(qū)水文地質勘探工作,往往缺少礦區(qū)在預查和普查階段必要的自然流場水位,流量變化趨勢和速率的資料,忽視水文孔抽水試驗應該設計合適的抽水孔風管浸沒比等抽水設計技術參數(shù),給抽水設備,儀器的安裝帶來盲目性,造成抽水試驗結果失真,對于正確分析評價礦區(qū)含水層水文地質特征和預測礦坑涌水量工作造成欲速而不達的后果。相反,調查搜集豐富的礦區(qū)水文地質資料以設置相對合適的抽水試驗風管浸沒比等技術參數(shù),才能獲得更加接近實際的礦區(qū)抽水試驗資料,為分析預測礦區(qū)水文地質特征變化規(guī)律提供可靠的基礎資料保障。










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