本發(fā)明涉及井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測，尤其涉及一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、煤炭作為能源產(chǎn)業(yè)的重要支柱，隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)對能源需求的急劇提升而被廣泛開采。因煤炭具有不可再生的特性，大面積、大尺度的開挖導(dǎo)致現(xiàn)存煤礦數(shù)量日益減少，露天煤礦的數(shù)量更是屈指可數(shù)。因此，采礦工程向地下乃至深地進(jìn)發(fā)勢在必行。而煤礦井巷的開采過程中，若地質(zhì)體的地質(zhì)情況探測不明，則將直接影響工程安全。

3、現(xiàn)有地質(zhì)探測技術(shù)手段主要為地質(zhì)分析法、物探電法以及超前鉆探等，然而，地質(zhì)分析法依賴于專家經(jīng)驗的定性判識，易誤判漏判，且無法探明地質(zhì)體內(nèi)部的構(gòu)造，而且，考慮到產(chǎn)生煤的地層其地質(zhì)條件復(fù)雜多變，如斷層、裂隙、褶皺及巖漿侵入等都會導(dǎo)致煤層的厚度及硬度等發(fā)生改變，即使前期進(jìn)行了周密的地質(zhì)勘查，也無法避免在煤礦開采過程中遭遇巷壁垮塌、突涌水及圍巖大變形等災(zāi)害，而當(dāng)一個礦井巷道出現(xiàn)大面積突水、塌方等地質(zhì)災(zāi)害時，事故巷道無法直接開展地質(zhì)判識；巷道內(nèi)多架設(shè)通風(fēng)管道、施工機(jī)械以及鋼拱架等金屬器件，物探電法易受強(qiáng)烈的電磁干擾，導(dǎo)致探測分辨率低，無法對內(nèi)部地質(zhì)體進(jìn)行有效判識；若在井巷掌子面處采用超前鉆探或孔中物探等手段，則極易導(dǎo)致孔內(nèi)坍塌，甚至引起突水淹井，造成設(shè)備損失和生命安全威脅。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，面向井巷巷道掌子面前方地質(zhì)識別場景，采用從事故巷道相鄰的無事故巷道開展巷間地質(zhì)體的精確地質(zhì)識別的方式，充分協(xié)同航空電磁、光譜分析、隨鉆參數(shù)以及聲波測試等技術(shù)手段或方式，全面且高效的獲取并行井巷間地質(zhì)體/巖體的性質(zhì)，實現(xiàn)井巷間巖體情況的精細(xì)素描，消除煤礦井巷開挖過程中的地質(zhì)盲區(qū)，為高效準(zhǔn)確的制定現(xiàn)場施工方案提供地質(zhì)基礎(chǔ)，保障煤礦的安全快速開采。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法。

3、一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，包括：

4、對兩并行礦井巷道所在區(qū)域的地表進(jìn)行開采前地質(zhì)勘查，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害特征，劃定風(fēng)險地質(zhì)段落；其中，兩巷道分別為無風(fēng)險巷道和高風(fēng)險巷道；

5、對兩并行巷道對應(yīng)風(fēng)險地質(zhì)段落上方地表進(jìn)行航空電磁探測，根據(jù)探測結(jié)果判斷兩巷道間地質(zhì)體是否具有含水體或?qū)畼?gòu)造；

6、根據(jù)判斷結(jié)果，從無風(fēng)險巷道向高風(fēng)險巷道開采面后方地質(zhì)體進(jìn)行斜向鉆孔，并獲取鉆孔過程中的鉆進(jìn)參數(shù)，收集鉆進(jìn)巖渣；

7、基于鉆進(jìn)巖渣，結(jié)合光譜技術(shù)，判斷兩巷道間地質(zhì)體中巖體巖性、不良地質(zhì)體類型及異常程度；

8、在孔內(nèi)進(jìn)行聲波測試，結(jié)合鉆進(jìn)參數(shù)和聲波波速值判識巖體的完整性，完成井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測。

9、第二方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器運(yùn)行時，完成第一方面所述方法的步驟。

10、第三方面，本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，用于存儲計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時，完成第一方面所述方法的步驟。

11、以上一個或多個技術(shù)方案存在以下有益效果：

12、1、本發(fā)明提供了一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，面向井巷巷道掌子面前方地質(zhì)識別與預(yù)測的場景，采用從事故巷道相鄰的無事故巷道開展巷間地質(zhì)體的精確地質(zhì)識別的方式，在識別過程中充分協(xié)同航空電磁、光譜分析、隨鉆參數(shù)以及聲波測試等技術(shù)手段，先探測確定兩巷道間風(fēng)險段落及風(fēng)險段落的地質(zhì)體特性，后根據(jù)探測結(jié)果進(jìn)行斜向鉆孔以收集鉆進(jìn)巖渣，以解決直接采用超前鉆探或孔中物探等手段而導(dǎo)致孔內(nèi)坍塌或引起突水淹井的問題，保障鉆探的安全性；再根據(jù)斜向鉆孔的鉆進(jìn)巖渣光譜數(shù)據(jù)、隨鉆參數(shù)以及聲波測試等聯(lián)合分析，以此全面且高效的獲取并行井巷間地質(zhì)體/巖體的性質(zhì)，解決傳統(tǒng)隧道內(nèi)物探易受外界干擾因素影響而導(dǎo)致探測失敗或探測精度低的問題。

13、2、本發(fā)明從空(即地表上部)-井(即煤礦井巷)-孔(即超前鉆孔)三個維度進(jìn)行地質(zhì)識別，形成一套從宏觀到細(xì)觀的三維立體的井巷地質(zhì)判識結(jié)果，實現(xiàn)井巷風(fēng)險段落內(nèi)部巖體的精準(zhǔn)素描，消除煤礦井巷開挖過程中的地質(zhì)盲區(qū)，有效提升地質(zhì)識別準(zhǔn)確率，為高效準(zhǔn)確的制定現(xiàn)場施工方案提供地質(zhì)基礎(chǔ)，保障煤礦的安全快速開采。

14、3、本發(fā)明中，通過光譜相似度識別和解混算法，可快速確定巖體所蘊(yùn)含的礦物種類及相應(yīng)含量，能夠在保證一定準(zhǔn)確性的同時提高識別效率，避免進(jìn)行大量的前期工作，在此基礎(chǔ)上利用光譜測取元素信息，聯(lián)合元素和礦物信息判識巖體巖性，可有效判識不良地質(zhì)體類型及異常程度；通過鉆進(jìn)參數(shù)和聲波數(shù)據(jù)的多源信息融合判識，避免僅根據(jù)單種技術(shù)對于巖石完整性判識的誤判漏判的弊端，實現(xiàn)巖體完整性的定性、定量化判識；本發(fā)明通過在兩并行巷道間進(jìn)行從無事故巷道到相鄰事故巷道的地質(zhì)識別方式，實現(xiàn)巖體力學(xué)及地球化學(xué)性質(zhì)的精確預(yù)測。

15、4、本發(fā)明嚴(yán)格控制實施過程的風(fēng)險水平，邏輯嚴(yán)密，保障在實施過程中不會造成井巷突水、塌方等災(zāi)害，具有較強(qiáng)的現(xiàn)場適用性，可有效降低煤礦井巷開挖風(fēng)險，降低災(zāi)害處置成本，同時，這一方案普適性強(qiáng)，同樣適用于隧道工程、城市地下工程等行業(yè)的地質(zhì)識別工作。

技術(shù)特征：

1.一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，結(jié)合已知的地質(zhì)災(zāi)害特征，劃定巷道對應(yīng)的風(fēng)險地質(zhì)段落；

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，所述高風(fēng)險巷道為在開挖過程中發(fā)生過突水事故的巷道；所述無風(fēng)險巷道為在開挖過程中無事故發(fā)生的巷道。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，所述航空電磁探測為在風(fēng)險地質(zhì)段落上方地表上空的設(shè)定區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行無人機(jī)式電磁探測，通過航空電磁探測獲取該設(shè)定區(qū)域范圍內(nèi)的航空電磁電性填圖；

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，若判斷不具有含水體或?qū)畼?gòu)造，則從無風(fēng)險巷道向高風(fēng)險巷道開采面后方地質(zhì)體進(jìn)行斜向鉆孔；

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，按照沖出順序收集鉆孔過程中產(chǎn)生的鉆進(jìn)巖渣，包括：按照沖出順序收集鉆進(jìn)巖渣為根據(jù)巖渣沖出順序的前后進(jìn)行收集并標(biāo)定序號，巖渣序號由小到大表示所取深度逐漸增大；

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，采用光譜技術(shù)測取巖體的元素和礦物信息，包括：利用激光拉曼光譜、可見光-近紅外光譜、熱紅外光譜測取礦物信息，所述礦物信息包括礦物種類及含量；利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜、x射線熒光光譜測取元素信息，所述元素信息包括元素種類及含量；

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，其特征在于，所述鉆進(jìn)參數(shù)包括鉆進(jìn)推力參數(shù)，由鉆孔過程中安裝在鉆桿末端的壓力傳感器獲??；

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器運(yùn)行時，完成如權(quán)利要求1-8中任一項所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法的步驟。

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，用于存儲計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時，完成如權(quán)利要求1-8中任一項所述的一種基于空-井-孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于空?井?孔聯(lián)合的井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測方法，涉及井巷風(fēng)險段落多尺度地質(zhì)預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，對兩并行礦井巷道所在區(qū)域的地表進(jìn)行開采前地質(zhì)勘查，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害特征，劃定風(fēng)險地質(zhì)段落；對兩并行巷道對應(yīng)風(fēng)險地質(zhì)段落上方地表進(jìn)行航空電磁探測，根據(jù)探測結(jié)果判斷兩巷道間地質(zhì)體是否具有含水體或?qū)畼?gòu)造；根據(jù)判斷結(jié)果，從無風(fēng)險巷道向高風(fēng)險巷道開采面后方地質(zhì)體進(jìn)行斜向鉆孔，并獲取鉆孔過程中的鉆進(jìn)參數(shù)，收集鉆進(jìn)巖渣；基于鉆進(jìn)巖渣，結(jié)合光譜技術(shù)，判斷兩巷道間地質(zhì)體中巖體巖性、不良地質(zhì)體類型及異常程度；在孔內(nèi)進(jìn)行聲波測試，結(jié)合鉆進(jìn)參數(shù)和聲波波速值判識巖體的完整性，完成井巷風(fēng)險段落多尺度精確地質(zhì)預(yù)測。

技術(shù)研發(fā)人員：許振浩,韓濤,李珊,余騰飛,林鵬,楊凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19