和阵列声波测井曲线确定的所有异常区，然后利用井径测井和自然伽马测井结果排除掉井径和地层岩性异变的区域，剩余的异常区即为导水裂隙区，Tl钻孔、T2钻孔和T3钻孔异常区距离煤层底板的最大高度Dl依次分别是68m、69m和72m。
[0050]步骤四:完成测井工作后，进行第二阶段的钻探施工。本阶段钻探倾角保持不变，钻探的目标层位为已经开采完成的煤层底板以下。本阶段钻孔成孔工艺为:在第一阶段的基础上三孔继续扩孔至250mm以上，在钻孔过程中继续使用原有泥浆。另外，在实施钻探的过程中记录每一次钻探的泥浆消耗量，并分析出泥浆开始显著漏失的点。Tl钻孔、T2钻孔和T3钻孔漏水点距离煤层底板的距离为D2依次分别是59m、62m和61m。
[0051]步骤五:完成第二阶段的钻探施工后，进行钻孔电视及步骤二获取的土样的摄像工作。其中，钻孔电视是采用钻孔窥视仪从孔口逐渐放至孔底，并记录每个深度的孔内影像。而获取的黄土样则采用切土刀从圆柱形黄土样的中间剖开，并采用照相机拍摄剖面的图片。孔内外的图像及影像像素大于等于1200万像素。
[0052]步骤六:对获取的图片和影像进行后处理。对距离煤层底板不同距离的图片和影像采用matlab软件提取其灰度图，然后依次处理出增强低灰度图、中值滤波后图、二进制图及平滑处理后的图，得到最终的后处理图片，其中异常区域即为裂隙，从不同深度的图片中找出距离煤层底板最远的裂隙发育图片，Tl钻孔、T2钻孔和T3钻孔的裂隙距离煤层底板的距离D3依次分别是71m、70m和73m。
[0053]步骤七:导水裂隙高度综合判定。在同一个钻孔中的导水裂隙高度的判定为D =max(Dl，D2，D3)，即Tl钻孔导水裂隙高度为71m，T2钻孔导水裂隙高度为70m，T3钻孔导水裂隙高度为73m。而同一个采煤工作面的导水裂隙高度Dm为所有钻孔的导水裂隙高度D中的最大值，即73m。
[0054]步骤八:依据导水裂隙高度安全开采煤炭。通过多个采煤工作面的导水裂隙高度的探测后，建立采煤厚度M与Dm的经验函数，有Dm = 24.3M+10.1。对未开采的工作面12205采用经验函数预测导水裂隙高度为77.Sm，在导水裂隙高度以内的含水层采用钻探超前疏放，而导水裂隙高度以外的含水层不需要探放，仅需要加强监测监控即可，然后安全回采煤炭资源。
[0055]本发明至少具有以下优点:
[0056]I)简单易实施；2)本发明直接在煤炭开采后的工作面上的钻孔直接测定导水裂隙高度，不需要背景值，也避免煤炭开采对传感器的影响；3)可以规避黄土中泥饼对导水裂隙高度判定的影响；4)导水裂隙高度的判断准确率更高；5)钻孔倾角可以是更容易实施的垂向钻孔。
【主权项】
1.一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)在煤炭开采后的采空区上方实施导水裂隙高度探测钻孔，然后以黄土层的底界面为目标层进行第一阶段探测钻孔以提供黄土样，接着，在第一阶段的钻孔中进行测井，根据测井曲线确定导水裂隙区，该导水裂隙区距离煤层底板的最大高度为Dl ; (2)在步骤(I)的基础上，以已经开采完成的煤层底板以下为目标层进行第二阶段钻探施工，钻探过程中，记录泥浆开始显著漏失的点，该点距离煤层底板的距离为D2 ; (3)将步骤(I)获得的黄土样剖开，采集剖面图片；利用钻孔电视获取钻孔内每个深度的孔内影像，利用黄土样的剖面图片和钻孔内的影像确定裂隙发育图片，其中的裂隙距离煤层底板的距离即为D3; (4)同一个钻孔中的导水裂隙高度D的判定为D= max(Dl，D2，D3);同一个采煤工作面的导水裂隙高度Dm为所有钻孔的导水裂隙高度D中的最大值。2.根据权利要求1所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:在煤炭开采后的采空区上方实施导水裂隙高度探测钻孔的基本要求为:钻孔所在采空区范围沿走向和倾向的长度大于50m，钻孔距回采工作面的回采线大于30m，距终采线大于15m，并在回风巷和运输巷以内。3.根据权利要求2所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:在煤炭开采后的采空区上方实施导水裂隙高度探测钻孔除基本要求外，还需要满足:钻孔距离最近的地表裂隙Im以上，一个回采工作面的钻孔数量在2个以上。4.根据权利要求1所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:以黄土层的底界面为目标层进行探测钻孔时，钻探的倾角小于等于3°且为垂直向下的钻孔。5.根据权利要求1或4所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:以黄土层的底界面为目标层进行探测钻孔的具体方法为:首先以无水取芯进行钻进，黄土的取芯率大于等于60%，获取的黄土样按照距离煤层底板的距离记录编号；然后对形成的钻孔进行扩孔。6.根据权利要求5所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:以黄土层的底界面为目标层进行探测钻孔时，钻进采用的泥浆为聚丙烯酰胺和腐殖酸配制的浆液，其电阻率应小于等于8 Ω.m。7.根据权利要求1所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:在所述第一阶段的钻孔中进行测井时，测井方法包括微电极测井、阵列声波测井、自然伽马测井及井径测井，且该方法同时进行，测井过程保持满泥浆状态。8.根据权利要求7所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:确定导水裂隙区的方法为:通过微电极测井和阵列声波测井曲线确定的所有异常区，然后利用井径测井和自然伽马测井结果排除掉井径和地层岩性异变的区域，剩余的异常区即为导水裂隙区，其中，微电极测井结果中的微电极曲线和微梯度曲线的分离段即为异常区。9.根据权利要求1所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:所述第二阶段钻探施工的方法为:钻探倾角保持不变，钻孔过程继续使用原有泥浆，在第一阶段的基础上继续扩孔。10.根据权利要求1所述的一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，其特征在于:利用黄土样的剖面图片和钻孔内的影像确定裂隙发育图片的方法为:对距离煤层底板不同距离的图片和影像提取器灰度图，然后依次处理出增强低灰度图、中值滤波后图、二进制图及平滑处理后的图，得到最终图片，在最终图片中，异常区域即为裂隙，从不同深度的图片中找出距离煤层底板最远的裂隙发育图片。
【专利摘要】一种探测黄土中采煤导水裂隙高度的方法，(1)在煤炭开采后的采空区上方实施导水裂隙高度探测钻孔，然后以黄土层的底界面为目标层进行第一阶段探测钻孔以提供黄土样，在第一阶段的钻孔中进行测井，根据测井曲线确定导水裂隙区，其距离煤层底板的最大高度为D1；(2)以已经开采完成的煤层底板以下为目标层进行第二阶段钻探施工，泥浆开始显著漏失的点距离煤层底板D2；(3)采集黄土样的剖面图片，利用钻孔电视获取钻孔内每个深度的孔内影像，确定裂隙发育图片，其中的裂隙距离煤层底板的距离为D3；(4)同一个钻孔中的导水裂隙高度D为D＝max(D1，D2，D3)，同一个采煤工作面的导水裂隙高度Dm为所有钻孔的导水裂隙高度D中的最大值。
【IPC分类】G01V11/00
【公开号】CN105068146
【申请号】CN201510465535
【发明人】李涛, 王苏健, 陈通, 冯海, 冯洁, 高颖, 安秀煜, 薛卫峰, 韩磊, 王悦, 黄克军
【申请人】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月31日