【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿井水害防治，尤其涉及一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法及系统。
技术介绍
1、近年来，随着煤炭开采深度的逐渐加大，其面临的水文地质条件更为复杂，隐伏构造的探查和治理难度明显提升。华北石炭-二叠系含煤地层下方发育数百米厚的奥灰岩溶含水层，深部煤层底板承受较大的奥灰水压，煤层带压开采面临的奥灰突水灾害问题越来越严峻。出水水源、出水通道和充水强度是矿井突水的三要素，而防治煤层底板突水常用的治理方法是对煤层底板突水水源含水层进行注浆治理，注浆封堵突水水源含水层与煤层底板之间的垂向断层、裂隙通道，截断垂向水源补给，变含水层为相对隔水层，增加煤层底板隔水层总厚度，从而阻断煤层底板岩溶水进入煤矿井巷中。煤层底板带压开采地面区域注浆治理技术是近年来新兴起的针对煤层底板含水层进行注浆改造、封堵导水通道的水害治理新方法。该方法一般是先施工定向水平分支钻孔，成孔后进行高压注浆治理工作，注浆治理成败的关键在于对定向钻施工目标层位的精准控制。
2、当煤层底板治理的含水层为奥陶系灰岩(简称“奥灰”)含水层时，其治理目标层位的精准控制需要满足以下基本要求：
3、定向钻分支进入奥灰含水层不宜过深或过浅甚至是出层。若定向水平钻孔进入奥灰岩溶含水层太深则浆液垂向上扩散距离有限，会留下部分奥灰顶界附近未能充分改造的含水层段；若定向水平钻孔进入奥灰太浅或出层，则含水层改造的厚度难以满足安全要求，故需要选择一个相对合理并满足治理厚度要求的定向水平孔钻进目标层位。
4、一般地，定向水平分支孔进入奥灰顶界面以下10～1
5、通常情况下，受古地理沉积环境、后期地层抬升造成的风化剥蚀等因素影响，奥灰岩溶地层顶界面多发育古风化壳并存在起伏现象，因此将定向水平孔轨迹控制在距离顶界面10～15m难度较大，其前提是准确掌握奥灰顶界面起伏情况。
6、当遇到断层、陷落柱或地质破碎带时，奥灰顶界面发生错动，需了解断层错断高度，从而调整钻进轨迹，使得定向孔轨迹始终在奥灰顶界面以下10～15m范围。
7、因此，煤层底板带压开采地面区域注浆治理的高效和高质量实施，治理目标层位的精准控制是关键，而准确获得区域奥灰岩溶地层顶界面位置信息是前提。
8、目前，奥灰岩层顶界面位置确定有以下几种，通过地面勘探钻孔、水文孔等钻孔将获得的层位信息进行插值，获取奥灰顶界面位置的平面展布特征；通过地球物理探查(三维地震法、电法等)方法对奥灰顶界面位置进行探测，并根据前期地面探查钻孔的信息进行界面位置校正，从而获得区域奥灰顶界面横向展布特征；通过地面定向钻随钻探边技术进行奥灰顶界面的识别，诸如随钻方位伽马、随钻方位电阻率探边技术等。
9、目前奥灰顶界面位置判别技术的主要缺点有：地面钻孔通过取芯、测井信息对岩层界面进行判识，准确度较高，但是奥灰顶界面的展布情况受钻孔密度和分布均匀性影响较大，尤其是钻孔数量较少或者存在局部无钻孔分布时，难以获得较可靠的层位信息，影响治理目标钻进层位选择及定向孔轨迹的设计。地球物理类方法通过地层岩性差异产生的地震波阻抗、岩层属性、或者岩层电性差异等信息间接的给出岩层界面位置信息的解释。物探类方法通常需要地面钻孔录井、测井信息进行层位校核，且受目标层位深度、物探数据采集质量、数据处理精度和解释经验等因素影响，岩层位置信息往往存在一定的误差，会对治理目标钻进层位的选择及实钻轨迹控制产生较大的影响，施工过程中还需要进一步的钻探检验。地面定向钻探随钻探边技术虽然能实现对地层边界的探测，但是随钻方位伽马探边技术的探测范围≤0.5m，随钻方位电阻率探边技术的探测范围仅有3～6m，且成本较高，不能满足煤层底板水害区域治理时钻进层位在奥灰顶界面下10～15m时的探测要求。由于难以获得奥灰岩溶地层顶界面的准确位置数据，一方面影响各定向分支孔钻进轨迹的设计准确性，另一方面，地面定向钻分支孔钻进过程中会经常出现因奥灰顶界面的起伏而造成局部出层的现象，影响治理质量和治理效果。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法及系统，用以解决现有岩性界面探查的间接性、与实际不符、不准确的问题。
2、本专利技术提供一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，包括：
3、基于前期勘查钻孔和水文钻孔获取奥灰顶界面标高数据，并进行治理层位的初步选取；
4、基于治理区奥灰顶界面标高数据及治理层位信息，布设主孔及治理层位主水平分支孔轨迹；
5、基于地层完整区及构造区分区，在定向水平主分支孔轨迹上分别设计并施工上挑探查分支孔，对奥灰顶界面位置进行探查；
6、进行定向钻分支孔返排岩屑滞后时间计算，检测返排岩屑碳酸盐含量，根据随钻伽马数据进行综合判层；
7、基于每个上挑探查分支孔获得的奥灰顶界面数据，获得治理区域内奥灰岩溶地层顶界面的起伏和位置分布情况，对水平主分支孔的轨迹进行优化。
8、根据本专利技术提供的一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，所述基于前期勘查钻孔和水文钻孔获取奥灰顶界面标高数据，并进行治理层位的初步选取，包括：
9、根据前期井田内施工的勘查钻孔和水文钻孔，获取煤层底板标高、奥灰岩溶含水层顶界面的标高和奥灰水位标高数据，计算煤层底板承受的奥灰水压；
10、依据煤层带压开采突水系数的要求，根据突水系数计算公式计算改造后所需的隔水层厚度，获取治理目标层位在奥灰顶界面标高数据。
11、根据本专利技术提供的一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，所述基于治理区奥灰顶界面标高数据及治理层位信息，布设主孔及治理层位主水平分支孔轨迹，包括：
12、根据获取的奥灰顶界面标高数据，初步绘制治理区域内的奥灰顶界面标高等值线图，在井田内布设主孔；
13、基于布设的主孔一开套管进入基岩层段，二开套管进入灰岩层段，三开套管水平分支裸孔钻进；
14、根据前期钻孔奥灰顶界面位置及治理层位初选信息设计定向水平主分支孔轨迹，水平主分支孔的钻进目标层位为初步选取的奥灰顶界面下方的深度，水平主分支孔的水平主分支孔穿越地层完整区和断层构造区。
15、根据本专利技术提供的一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，所述基于地层完整区及构造区分区，在定向水平主分支孔轨迹上分别设计并施工上挑探查分支孔，对奥灰顶界面位置进行探查，包括：
16、在地层完整区，确定地层完整无断层发育区域水平主分支孔的段长，按照设定长度将地层完整无断层发育区域水平主分支孔段长进行分段，每个分段的起始点即为上挑探查分支的侧钻起点，设计并施工多个上挑探查分支孔；
17、在断层构造区，当断层构造区水平主分支孔在某点钻遇断层构造，则以此点为断层构造区上挑探查分支孔的侧钻起点，设计奥灰顶界面上挑探查分支，定向水平主分支孔轨迹穿越断层构造发育区域共计设计施工多个奥灰顶界面上挑探查分支孔。
18、根据本专利技术提供的一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，所述进行定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述基于前期勘查钻孔和水文钻孔获取奥灰顶界面标高数据，并进行治理层位的初步选取，包括：
3.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述基于治理区奥灰顶界面标高数据及治理层位信息，布设主孔及治理层位主水平分支孔轨迹，包括：
4.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述基于地层完整区及构造区分区，在定向水平主分支孔轨迹上分别设计并施工上挑探查分支孔，对奥灰顶界面位置进行探查，包括：
5.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述进行定向钻分支孔返排岩屑滞后时间计算，检测返排岩屑碳酸盐含量，根据随钻伽马数据进行综合判层，包括：
6.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述基于每个上挑探查分支孔获得的奥灰顶界面数据，获得治理区域内奥灰岩溶地层顶界面的起伏和位置分布情况，对水
7.一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识系统，其特征在于，所述系统包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法。
...【技术特征摘要】
1.一种奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述基于前期勘查钻孔和水文钻孔获取奥灰顶界面标高数据，并进行治理层位的初步选取，包括：
3.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述基于治理区奥灰顶界面标高数据及治理层位信息，布设主孔及治理层位主水平分支孔轨迹，包括：
4.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述基于地层完整区及构造区分区，在定向水平主分支孔轨迹上分别设计并施工上挑探查分支孔，对奥灰顶界面位置进行探查，包括：
5.根据权利要求1所述的奥灰岩溶含水层顶界面位置的判识方法，其特征在于，所述进行定向钻分支孔返排岩屑滞后时间计算，检测返排岩屑碳酸盐含量，根据随钻伽马数据进行综合判层，包括：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹路通，樊振丽，尹希文，赵秋阳，张玉军，王迪，卢德芳，张鑫，邵远洋，张志巍，何万里，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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