【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地层勘测，更具体地说，是涉及一种水体下煤岩地层构造勘测方法。
技术介绍
1、在煤炭资源开发领域，水体下采煤一直是一项极具挑战性的任务。随着煤炭开采深度和强度的不断增加，大量煤炭资源被水体所压覆，准确勘测水体下煤岩地层构造对于保障煤炭安全开采、提高资源回收率以及保护水体环境至关重要。
2、目前，针对煤岩地层构造的勘测已存在多种方法。在煤岩地层赋存规律研究方面，学者们主要聚焦于煤田构造研究，从构造运动与聚煤作用关系入手，通过分析区域构造变形、大地构造演化等因素，揭示煤层赋存规律。例如，运用构造地质学相关理论，对煤盆地进行构造格架分析，研究盆山耦合对煤层的影响，以及利用板块构造学说解释煤田构造的形成与演化。同时，在煤岩地层地质构造立体探查方面，井下探测和水上探测手段均有应用。井下探测利用煤层与围岩性质差异，采用瞬变电磁法、槽波地震、并行电法、无线电波透视技术等，依据不同物理原理探查地下构造。然而，这些方法虽各有优势，但在水体下应用时面临诸多问题。如瞬变电磁法受地下水屏蔽影响，探查结果精度受限；槽波地震虽能克服部分屏蔽，但受地下结构稳定性制约，深部探测困难；水上探测因水体存在，施工难度大，且对生态环境有影响，尽管有水上三维地震、瞬变电磁勘探等方法，但存在信号处理复杂、费用高昂、电流屏蔽等问题，导致探测精度难以满足要求。
3、在多源海量地质信息分析处理与解释方面，现有的数据融合和联合反演方法在一定程度上推动了地质信息处理技术的发展，但对于水体下复杂环境中多源信息的准确融合与高效反演仍有待完善，未能充分
4、综上，现有技术在水体下煤岩地层构造勘测中存在诸多不足，尤其在明确体现水体下煤岩地层涌水区域方面存在明显缺陷，这使得在煤炭开采过程中难以有效预防突水灾害。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水体下煤岩地层构造勘测方法，能够预测水体下煤岩地层的涌水区域，降低了煤炭开采过程中出现突水灾害的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种水体下煤岩地层构造勘测方法，包括以下步骤：
3、s1：将勘测区域划分为阵列网格，以阵列网格的中心为原点构建三维坐标系，以原点所在的水平面的垂直方向分别定义x轴和y轴，以原点所在的竖直方向定义z轴，在每个网格的中心点确定钻孔点位；
4、s2：使用钻孔设备以z轴方向依次沿钻孔点位进行钻孔作业，钻出预设深度的钻孔后对钻孔内的岩层进行取样，将试样带回地面检测其物理力学参数的数据；
5、s3：将声波发射换能器和声波接收换能器分别置于两个对称的钻孔点位内，两个对称的钻孔点位以原点中心对称，在同一高度区间内，检测两个对称钻孔点位之间地层并生成声波图谱的数据；
6、s4：将地层视为连续介质，通过积分计算不同深度地层所受的重力应力值，积分公式为，其中，为地层密度随深度的变化函数，为重力加速度；
7、将地层的变形过程离散化，分析在不同时间步长和空间位置上的应变值，差分公式为，其中为地层深度变化量，为l地层总深度；
8、s5：将多个试样的物理力学参数数据、多个声波图谱的数据、重力应力值数据以及应变值数据均输入三维地质建模软件，构建地层构造模型；
9、s6：在勘测区域对地下水的水头和储水率进行测量，模拟地下水在不同深度地层的流动特性，并结合地层构造模型中的孔隙结构参数和构造特征，预测地下水在裂隙、断层构造处可能出现的涌水区域，在地层构造模型中以时间轴确定地层内裂缝和断层的变化位置，形成具备动态涌水区域的变化区间。
10、在一种可能的实现方式中，在步骤s1中，在三维坐标系中，以原点所在的水平面定义多个放射构造线，多个放射构造线以原点为交点呈放射状排布，每条放射构造线上途径至少四个钻孔点位，四个钻孔点位两两一组，且每组钻孔点位以原点中心对称排布；
11、同一放射构造线上位于同一象限内的相邻两个钻孔点位之间的距离为10～30m，同一放射构造线上相对象限相近的两个钻孔点位之间的距离为30～50m。
12、在一种可能的实现方式中，在步骤s2中，在进行钻孔作业时，实时监测钻孔参数，钻孔垂直偏差值不超过±0.5°，深度误差不超过±0.5m；
13、当钻孔设备达到预定深度后，对孔壁进行处理，清除孔壁表面的松散物质和杂质，使孔壁表面粗糙度小于±1cm。
14、在一种可能的实现方式中，在步骤s2中，钻孔设备采用岩心管钻头，钻孔设备的单次钻进深度不大于30m，在不同深度间隔采集煤岩试样，每孔采集不少于5个试样，试样的长度为2～2.5m；
15、采集的试样达到地面后进行密封处理并转运至实验室进行物理力学实验：
16、a、称重测量试样并计算试样的密度，误差控制在±0.5%以内；
17、b、利用抗压强度试验机和抗拉强度试验机，对试样进行单轴抗压强度和抗拉强度测试，加载速率控制在0.05～0.5mm/min，测试精度在±1%以内；
18、c、利用超声波脉冲法，测量试样的弹性模量和泊松比，测量频率范围为50～500khz，测量精度在±3%以内；
19、d、利用压汞试验测量试样的孔隙分布，汞注入压力范围为10～100mpa，测量孔隙度精度在±0.1%以内，孔径分布测量精度在±0.01mm以内；
20、e、利用稳态法或脉冲衰减法测量试样的渗透性，气体选用氮气或氦气，渗透率测量范围为5～100md，测试精度在±5%以内。
21、在一种可能的实现方式中，在步骤s3中，将声波发射换能器和声波接收换能器分别置于对称的两个钻孔内并同步依次下降至多个取样区域分别进行声波检测；
22、声波发射换能器和声波接收换能器均处于取样区域的中部，声波发射换能器和声波接收换能器同步发射和接收声波，生成一条水平声波图谱；
23、声波发射换能器和声波接收换能器分别处于取样区域的顶部和底部，声波发射换能器和声波接收换能器同步发射和接收声波，分别生成两条倾斜声波图谱；
24、测量一条水平声波图谱和两条倾斜声波图谱在同一对称的钻孔间的传播时间、振幅衰减和相位变化参数，传播时间测量精度达到±0.05ms，振幅衰减测量精度达到±0.05db，相位变化测量精度达到±0.1°，利用传播时间、振幅衰减和相位变化的参数，通过层析成像技术构建该取样区域所在地层的声波速度图像，层析成像算法采用迭代重建算法，对地层进行精细成像本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤S1中，在三维坐标系中，以原点所在的水平面定义多个放射构造线，多个放射构造线以原点为交点呈放射状排布，每条放射构造线上途径至少四个钻孔点位，四个钻孔点位两两一组，且每组钻孔点位以原点中心对称排布；
3.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤S2中，在进行钻孔作业时，实时监测钻孔参数，钻孔垂直偏差值不超过±0.5°，深度误差不超过±0.5m；
4.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤S2中，钻孔设备采用岩心管钻头，钻孔设备的单次钻进深度不大于30m，在不同深度间隔采集煤岩试样，每孔采集不少于5个试样，试样的长度为2～2.5m；
5.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤S3中，将声波发射换能器和声波接收换能器分别置于对称的两个钻孔内并同步依次下降至多个取样区域分别进行声波检测；
6.如权利要求5所述
7.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤S5中，在构建地层构造模型时，将地层划分为不同级别的层序，每个层序由相对整合的一套地层组成，其顶界面和底界面为不整合面或与之可对比的整合面，通过识别岩性变化和沉积旋回标志确定地层的层序边界，利用煤层所在位置和煤层厚度变化趋势进行对比追踪，为地层构造模型提供基础框架，在基础框架内划分若干个三维网格单元，利用插值方法在三维网格单元中构建地层界面模型，对每个地层界面模型，根据钻孔和取样区域中地层界面的深度信息，通过插值计算得到每个三维网格单元的界面高程值。
8.如权利要求7所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在基础框架内划分若干个三维网格单元时，按照地层所在区域的重要程度和地层所在区域的稳定程度划分网格尺寸大小：
9.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤S6中，在模拟地下水在不同深度地层的流动特性时，建立地下水在煤岩地层中的流动方程：；
10.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤S6中，针对涌水区域划分风险等级，计算涌水区域的水力梯度与地层临界水力梯度的比值，当该比值大于1时，定义为活跃区域，当比值小于等于1时，定义为非活跃区域；模拟断层活动速率值，若断层活动速率值大于1cm/年，定义为活跃区域，若断层活动速率值小于等于1cm/年，定义为非活跃区域；
...【技术特征摘要】
1.一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤s1中，在三维坐标系中，以原点所在的水平面定义多个放射构造线，多个放射构造线以原点为交点呈放射状排布，每条放射构造线上途径至少四个钻孔点位，四个钻孔点位两两一组，且每组钻孔点位以原点中心对称排布；
3.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤s2中，在进行钻孔作业时，实时监测钻孔参数，钻孔垂直偏差值不超过±0.5°，深度误差不超过±0.5m；
4.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤s2中，钻孔设备采用岩心管钻头，钻孔设备的单次钻进深度不大于30m，在不同深度间隔采集煤岩试样，每孔采集不少于5个试样，试样的长度为2～2.5m；
5.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，在步骤s3中，将声波发射换能器和声波接收换能器分别置于对称的两个钻孔内并同步依次下降至多个取样区域分别进行声波检测；
6.如权利要求5所述的一种水体下煤岩地层构造勘测方法，其特征在于，当完成同一组对称的两个钻孔的多个取样区域的声波检测后，对同一组对称的两个钻孔的相邻的两个取样区域交错进行声波检测；
7.如权利要求1所述的一种水体下煤岩地层...
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