非承压含水层单孔疏放水井渗流特性数值模拟研究

本文主要探讨了非承压含水层底部单孔疏放水渗流特征的研究，这是煤矿安全开采中至关重要的保障措施。传统的地面抽水井与井下疏放水孔在渗流特性上存在显著差异。研究者针对这一问题，选择了非承压含水层底部单井作为研究对象，运用数值模拟方法来深入分析其渗流行为。 首先，研究发现当疏放水井的井长lw（井深度）小于临界长度lc时，井内的孔隙水压力呈现出一个独特的规律：自下而上，水压力先增加后减小。这是因为井下渗流受到井壁阻力的影响，初始阶段水压因井深增加而增大，但随着井内水体的排出，水压逐渐降低。此时，渗流量与井长的关系是指数函数型的，随着井长的增加，渗流量成倍增长。 当井长达到或超过临界长度时，井的渗流特性与完整的潜水井相似，即水压分布和渗流量不再受井长影响。此外，研究还指出，随着井半径的增加，渗流量同样会按指数关系增长，但这个指数小于1，这意味着在相同的水压差下，较宽的井会有更大的渗流量。 对于实际应用，文章提出了一种修正后的裘布依(Dupuit)潜水完整井计算公式，用于更准确地预测非完整井的渗流量。当井长小于临界长度时，使用这个修正公式可以得到更精准的结果，这对于理解和设计合理的井下疏放水井布局具有重要意义。 这项研究通过对非承压含水层底部单孔疏放水井的渗流特性的深入研究，为煤矿安全开采中的水文地质管理提供了科学依据和技术支持，有助于提高疏放水效率，确保矿井开采过程中的安全稳定。