一种大倾角露头煤开采新生界松散含水层识别方法技术

本发明专利技术属于露头煤开采防治水技术领域，涉及一种大倾角露头煤开采新生界松散含水层识别方法，先收集露头煤附近钻孔综合柱状图及矿井含水层资料，近似确定松散含水层的位置；再提取含水层位置的测井资料数据，采用新建阈值小波函数对测井曲线进行处理并对比不同类型测井曲线，根据不同测井曲线的异常响应特征，识别松散含水层的具体位置；最后根据电阻率异常响应特征确定松散含水层的富水性，克服了传统钻孔取芯存在的缺点，大大降低了成本，提高工作效率，为大倾角露头煤的安全开采提供了一种新的方法，社会效益和经济效益明显。社会效益和经济效益明显。社会效益和经济效益明显。

【技术实现步骤摘要】
一种大倾角露头煤开采新生界松散含水层识别方法

：
[0001]本专利技术属于露头煤开采防治水
，涉及一种大倾角露头煤开采新生界松散含水层识别方法，尤其是一种巨厚新近系大倾角煤层新生界松散含水层的识别方法。

技术介绍
：
[0002]近些年来，随着开采深度的增加，华北型煤田已进入深部开采。由于深部矿井受到冲击地压及奥灰含水层的影响，深部煤层开采难点日益增大，为了减少冲击地压对矿井安全开采的影响，部分矿井减少了1000m以下的煤层的开采，将重点转移到浅部煤层的开采，尤其是露头煤的开采。
[0003]在鲁西南多个矿区露头煤上方沉积了巨厚的新近系松散层，松散层中局部分布多个含水层。由于松散层含水层的赋存层位起伏不定，富水性不均一，煤层顶板裂隙带的发育高度有可能涉及至松散含水层层位，容易引发顶板突水事故。对于倾角较小的煤层露头煤开采，可以通过研究煤层顶裂隙带发育高度及探查顶板水文地质条件，提高煤层开采上限的方法实现露头煤的开采。对于大倾角煤层的开采，如果按照提高煤层开采上限方法进行研究，在花费大量的人力和物力的情况下，能够开采的煤炭资源非常有限，从经济角度考虑得不偿失。
[0004]为了实现大倾角露头煤的安全开采，需要准确识别露头煤上方新生界松散层的位置及富水性。目前，识别松散含水层的方法主要有物探方法和钻探法，其中，由于松散含水层具有零星分布且富水性不均一的特点，地面物探受体积效应的影响，不能准确识别含水层位置；钻探法通过井下探查孔的方法能够探查松散含水层的位置及富水性，但井下钻孔距离松散层位置较远，工程量大，不容易直接揭露松散层，且在钻进过程中容易塌孔。虽然松散层的富水性可以通过地面钻孔探查新生界含水层位置及富水性，但是，由于露头煤上方沉积了巨厚新近系地层，地层厚度达到500m以上，且需要施工多个钻孔，工程费用高，因此，不宜采用施工地面钻孔的方法。
[0005]对于松散含水层而言，在钻孔施工过程中很难取芯，因此，不能直接识别松散含水层的层位及富水性。因此，亟需设计一种大倾角露头煤开采新生界松散含水层识别方法。本专利技术利用露头煤附近已有探查孔柱状图、结合矿井水文地质资料、采用新建小波阈值函数对已有测井资料进行处理，得到不同方法的测井曲线图，借助不同测井曲线异常响应特点，快速准确识别松散含水位置及富水性。

技术实现思路
：
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种大倾角露头煤开采新生界松散含水层识别方法，首先收集露头煤附近钻孔综合柱状图及矿井含水层资料，近似确定松散含水层的位置；再提取含水层位置的测井资料数据，采用新建阈值小波函数对测井曲线进行处理并对比不同类型测井曲线，根据不同测井曲线的异常响应特征，识别松散含水层的具体位置；最后根据电阻率异常响应特征确定松散含水层的富水性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的识别新生界松散含水层的具体过程为：
[0008](1)收集矿井的主要含水层(孔隙或裂隙能够透过水的岩层)和隔水层(孔隙或裂隙不能够透水的岩层)等资料，研究矿井含水层和隔水层大体位置，得到露头煤开采过程中可能波及到的含水层；
[0009](2)在收集主副井建井钻孔资料基础上，重点分析步骤(1)得到的含水层中新生界松散含水层，利用已有钻孔资料得到露头煤上方新生界松散含水层的大体层位；
[0010](3)利用露头煤附近已有地面钻孔综合柱状图资料，分析钻孔综合柱状图中是否存在岩芯。如果钻孔中存在松散含水层岩芯直接确定新生界松散含水层位置，如果不存在松散含水层岩芯，则进行步骤(4)，借助测井曲线确定松散含水层位置；
[0011](4)收集地面钻孔的测井曲线资料及资料，采用改进的小波阈值函数对测井曲线进行去噪处理，剔除测井曲线上局部震荡干扰，其中测井曲线包括电阻率测井曲线、密度测井曲线及伽马测井曲线；
[0012](5)将处理后的测井曲线绘制于同一坐标下，先单独分析不同测井测井曲线异常响应特征，再综合分析松散层层位不同层位异常响应特征，最后识别出松散含水层位置及富水性。
[0013]本专利技术步骤(4)中所述改进的小波阈值函数为：
[0014][0015]ω
m,n
为处理前测井曲线信号，为去噪处理后测井曲线信号，m,n为测井曲线的取值和小波分解的取值；为去噪阈值；为去噪阈值；为噪声方差；N测井资料信号离散个数；d
1n
为第一层分解波中的分解系数。
[0016]本专利技术与现有技术相比，根据已有的矿井资料，采用小波阈值函数对测井曲线进行处理后分析识别松散含水层的位置及富水性，克服了传统钻孔取芯存在的缺点，大大降低了成本，提高工作效率，为大倾角露头煤的安全开采提供了一种新的方法，社会效益和经济效益明显。
附图说明：
[0017]图1为本专利技术实施例所述CZ
‑
9钻孔Q+N钻孔部分综合柱状图。
[0018]图2为本专利技术实施例所述CZ
‑
9钻孔575m
‑
592m测井曲线图。
[0019]图3为本专利技术实施例所述软硬阈值小波去噪图。
[0020]图4为本专利技术实施例所述软硬阈值及改进的阈值小波去噪效果对比图。
[0021]图5为本专利技术实施例所述改进的阈值电阻率处理后测井曲线。
[0022]图6为本专利技术实施例所述改进的阈值密度测井处理后曲线。
[0023]图7为本专利技术实施例所述改进的阈值伽马处理后测井曲线。
[0024]图8为本专利技术实施例识别出的松散含水层层位精细图。
具体实施方式：
[0025]下面通过实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0026]实施例：
[0027]本实施例对某煤矿露头煤3602工作面新生界第四松散含水层层位及富水性进行识别，具体过程为：
[0028](1)收集矿井的主要含水层(孔隙或裂隙能够透过水的岩层)和隔水层(孔隙或裂隙不能够透水的岩层)等资料，研究矿井含水层和隔水层大体位置，得到露头煤开采过程中可能波及到的含水层；
[0029](1
‑
1)煤矿自上而下含水层主要有新生界松散层孔隙含水层(组)、二叠系山西组3煤层顶底板砂岩裂隙含水层、太原组三灰、十下灰、十一灰岩溶裂隙含水层以及奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层；
[0030](1
‑
2)矿井内隔水层主要有新生界松散层隔水层(组)、二叠系石盒子群隔水层(组)、3煤层至三灰间隔水层(组)及17煤层底板至奥灰间隔水层(组)；
[0031](1
‑
3)矿井充水水源主要有大气降水，含水层水和老空水；
[0032](1
‑
4)矿井主要充水通道分为顶板裂缝带、底板破坏深度、导水断层和封闭不良钻孔等；
[0033]通过以上含水层分布可知，露头煤层开采过程中主要受新生界松散层孔隙水、3煤顶底板砂岩水及底板三灰水，其中，顶底板砂岩水、底板三灰水可以通过物探及井下钻孔，直接探查出含水层的层位及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大倾角露头煤开采新生界松散含水层识别方法，其特征在于，具体过程为：(1)收集矿井的主要含水层和隔水层资料，研究矿井含水层和隔水层大体位置，得到露头煤开采过程中可能波及到的含水层；(2)在收集主副井建井钻孔资料基础上，重点分析步骤(1)得到的含水层中新生界松散含水层，利用已有钻孔资料得到露头煤上方新生界松散含水层的大体层位；(3)利用露头煤附近已有地面钻孔综合柱状图资料，分析钻孔综合柱状图中是否存在岩芯，如果钻孔中存在松散含水层岩芯直接确定新生界松散含水层位置，如果不存在松散含水层岩芯，则进行步骤(4)，借助测井曲线确定松散含水层位置；(4)收集地面钻孔的测井曲线资料及资料，采用改进的小波阈值函数对测井曲线进行去...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉成，肖立军，秦道霞，朱海锋，李强，刘辉，魏凯，李勇，
申请(专利权)人：肥城矿业集团单县能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：