【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于地層勘測，更具體地說，是涉及一種水體下煤巖地層構造勘測方法。
技術介紹
1、在煤炭資源開發領域，水體下采煤一直是一項極具挑戰性的任務。隨著煤炭開采深度和強度的不斷增加，大量煤炭資源被水體所壓覆，準確勘測水體下煤巖地層構造對于保障煤炭安全開采、提高資源回收率以及保護水體環境至關重要。
2、目前，針對煤巖地層構造的勘測已存在多種方法。在煤巖地層賦存規律研究方面，學者們主要聚焦于煤田構造研究，從構造運動與聚煤作用關系入手，通過分析區域構造變形、大地構造演化等因素，揭示煤層賦存規律。例如，運用構造地質學相關理論，對煤盆地進行構造格架分析，研究盆山耦合對煤層的影響，以及利用板塊構造學說解釋煤田構造的形成與演化。同時，在煤巖地層地質構造立體探查方面，井下探測和水上探測手段均有應用。井下探測利用煤層與圍巖性質差異，采用瞬變電磁法、槽波地震、并行電法、無線電波透視技術等，依據不同物理原理探查地下構造。然而，這些方法雖各有優勢，但在水體下應用時面臨諸多問題。如瞬變電磁法受地下水屏蔽影響，探查結果精度受限；槽波地震雖能克服部分屏蔽，但受地下結構穩定性制約，深部探測困難；水上探測因水體存在，施工難度大，且對生態環境有影響，盡管有水上三維地震、瞬變電磁勘探等方法，但存在信號處理復雜、費用高昂、電流屏蔽等問題，導致探測精度難以滿足要求。
3、在多源海量地質信息分析處理與解釋方面，現有的數據融合和聯合反演方法在一定程度上推動了地質信息處理技術的發展，但對于水體下復雜環境中多源信息的準確融合與高效反演仍有待完善，未能充分
4、綜上，現有技術在水體下煤巖地層構造勘測中存在諸多不足，尤其在明確體現水體下煤巖地層涌水區域方面存在明顯缺陷，這使得在煤炭開采過程中難以有效預防突水災害。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種水體下煤巖地層構造勘測方法，能夠預測水體下煤巖地層的涌水區域，降低了煤炭開采過程中出現突水災害的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：提供一種水體下煤巖地層構造勘測方法，包括以下步驟：
3、s1：將勘測區域劃分為陣列網格，以陣列網格的中心為原點構建三維坐標系，以原點所在的水平面的垂直方向分別定義x軸和y軸，以原點所在的豎直方向定義z軸，在每個網格的中心點確定鉆孔點位；
4、s2：使用鉆孔設備以z軸方向依次沿鉆孔點位進行鉆孔作業，鉆出預設深度的鉆孔后對鉆孔內的巖層進行取樣，將試樣帶回地面檢測其物理力學參數的數據；
5、s3：將聲波發射換能器和聲波接收換能器分別置于兩個對稱的鉆孔點位內，兩個對稱的鉆孔點位以原點中心對稱，在同一高度區間內，檢測兩個對稱鉆孔點位之間地層并生成聲波圖譜的數據；
6、s4：將地層視為連續介質，通過積分計算不同深度地層所受的重力應力值，積分公式為，其中，為地層密度隨深度的變化函數，為重力加速度；
7、將地層的變形過程離散化，分析在不同時間步長和空間位置上的應變值，差分公式為，其中為地層深度變化量，為l地層總深度；
8、s5：將多個試樣的物理力學參數數據、多個聲波圖譜的數據、重力應力值數據以及應變值數據均輸入三維地質建模軟件，構建地層構造模型；
9、s6：在勘測區域對地下水的水頭和儲水率進行測量，模擬地下水在不同深度地層的流動特性，并結合地層構造模型中的孔隙結構參數和構造特征，預測地下水在裂隙、斷層構造處可能出現的涌水區域，在地層構造模型中以時間軸確定地層內裂縫和斷層的變化位置，形成具備動態涌水區域的變化區間。
10、在一種可能的實現方式中，在步驟s1中，在三維坐標系中，以原點所在的水平面定義多個放射構造線，多個放射構造線以原點為交點呈放射狀排布，每條放射構造線上途徑至少四個鉆孔點位，四個鉆孔點位兩兩一組，且每組鉆孔點位以原點中心對稱排布；
11、同一放射構造線上位于同一象限內的相鄰兩個鉆孔點位之間的距離為10～30m，同一放射構造線上相對象限相近的兩個鉆孔點位之間的距離為30～50m。
12、在一種可能的實現方式中，在步驟s2中，在進行鉆孔作業時，實時監測鉆孔參數，鉆孔垂直偏差值不超過±0.5°，深度誤差不超過±0.5m；
13、當鉆孔設備達到預定深度后，對孔壁進行處理，清除孔壁表面的松散物質和雜質，使孔壁表面粗糙度小于±1cm。
14、在一種可能的實現方式中，在步驟s2中，鉆孔設備采用巖心管鉆頭，鉆孔設備的單次鉆進深度不大于30m，在不同深度間隔采集煤巖試樣，每孔采集不少于5個試樣，試樣的長度為2～2.5m；
15、采集的試樣達到地面后進行密封處理并轉運至實驗室進行物理力學實驗：
16、a、稱重測量試樣并計算試樣的密度，誤差控制在±0.5%以內；
17、b、利用抗壓強度試驗機和抗拉強度試驗機，對試樣進行單軸抗壓強度和抗拉強度測試，加載速率控制在0.05～0.5mm/min，測試精度在±1%以內；
18、c、利用超聲波脈沖法，測量試樣的彈性模量和泊松比，測量頻率范圍為50～500khz，測量精度在±3%以內；
19、d、利用壓汞試驗測量試樣的孔隙分布，汞注入壓力范圍為10～100mpa，測量孔隙度精度在±0.1%以內，孔徑分布測量精度在±0.01mm以內；
20、e、利用穩態法或脈沖衰減法測量試樣的滲透性，氣體選用氮氣或氦氣，滲透率測量范圍為5～100md，測試精度在±5%以內。
21、在一種可能的實現方式中，在步驟s3中，將聲波發射換能器和聲波接收換能器分別置于對稱的兩個鉆孔內并同步依次下降至多個取樣區域分別進行聲波檢測；
22、聲波發射換能器和聲波接收換能器均處于取樣區域的中部，聲波發射換能器和聲波接收換能器同步發射和接收聲波，生成一條水平聲波圖譜；
23、聲波發射換能器和聲波接收換能器分別處于取樣區域的頂部和底部，聲波發射換能器和聲波接收換能器同步發射和接收聲波，分別生成兩條傾斜聲波圖譜；
24、測量一條水平聲波圖譜和兩條傾斜聲波圖譜在同一對稱的鉆孔間的傳播時間、振幅衰減和相位變化參數，傳播時間測量精度達到±0.05ms，振幅衰減測量精度達到±0.05db，相位變化測量精度達到±0.1°，利用傳播時間、振幅衰減和相位變化的參數，通過層析成像技術構建該取樣區域所在地層的聲波速度圖像，層析成像算法采用迭代重建算法，對地層進行精細成像本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟S1中，在三維坐標系中，以原點所在的水平面定義多個放射構造線，多個放射構造線以原點為交點呈放射狀排布，每條放射構造線上途徑至少四個鉆孔點位，四個鉆孔點位兩兩一組，且每組鉆孔點位以原點中心對稱排布；
3.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟S2中，在進行鉆孔作業時，實時監測鉆孔參數，鉆孔垂直偏差值不超過±0.5°，深度誤差不超過±0.5m；
4.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟S2中，鉆孔設備采用巖心管鉆頭，鉆孔設備的單次鉆進深度不大于30m，在不同深度間隔采集煤巖試樣，每孔采集不少于5個試樣，試樣的長度為2～2.5m；
5.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟S3中，將聲波發射換能器和聲波接收換能器分別置于對稱的兩個鉆孔內并同步依次下降至多個取樣區域分別進行聲波檢測；
6.如權利要求5所述
7.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟S5中，在構建地層構造模型時，將地層劃分為不同級別的層序，每個層序由相對整合的一套地層組成，其頂界面和底界面為不整合面或與之可對比的整合面，通過識別巖性變化和沉積旋回標志確定地層的層序邊界，利用煤層所在位置和煤層厚度變化趨勢進行對比追蹤，為地層構造模型提供基礎框架，在基礎框架內劃分若干個三維網格單元，利用插值方法在三維網格單元中構建地層界面模型，對每個地層界面模型，根據鉆孔和取樣區域中地層界面的深度信息，通過插值計算得到每個三維網格單元的界面高程值。
8.如權利要求7所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在基礎框架內劃分若干個三維網格單元時，按照地層所在區域的重要程度和地層所在區域的穩定程度劃分網格尺寸大小：
9.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟S6中，在模擬地下水在不同深度地層的流動特性時，建立地下水在煤巖地層中的流動方程：；
10.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟S6中，針對涌水區域劃分風險等級，計算涌水區域的水力梯度與地層臨界水力梯度的比值，當該比值大于1時，定義為活躍區域，當比值小于等于1時，定義為非活躍區域；模擬斷層活動速率值，若斷層活動速率值大于1cm/年，定義為活躍區域，若斷層活動速率值小于等于1cm/年，定義為非活躍區域；
...【技術特征摘要】
1.一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟s1中，在三維坐標系中，以原點所在的水平面定義多個放射構造線，多個放射構造線以原點為交點呈放射狀排布，每條放射構造線上途徑至少四個鉆孔點位，四個鉆孔點位兩兩一組，且每組鉆孔點位以原點中心對稱排布；
3.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟s2中，在進行鉆孔作業時，實時監測鉆孔參數，鉆孔垂直偏差值不超過±0.5°，深度誤差不超過±0.5m；
4.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟s2中，鉆孔設備采用巖心管鉆頭，鉆孔設備的單次鉆進深度不大于30m，在不同深度間隔采集煤巖試樣，每孔采集不少于5個試樣，試樣的長度為2～2.5m；
5.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，在步驟s3中，將聲波發射換能器和聲波接收換能器分別置于對稱的兩個鉆孔內并同步依次下降至多個取樣區域分別進行聲波檢測；
6.如權利要求5所述的一種水體下煤巖地層構造勘測方法，其特征在于，當完成同一組對稱的兩個鉆孔的多個取樣區域的聲波檢測后，對同一組對稱的兩個鉆孔的相鄰的兩個取樣區域交錯進行聲波檢測；
7.如權利要求1所述的一種水體下煤巖地層...
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