線；2、微梯度曲線；3、重合段；4、分離段。
【【具體實施方式】】
[0029]如圖1所示，一種探測黃土中采煤導水裂隙高度的方法，包括下述步驟:
[0030]步驟一:導水裂隙高度探測鉆孔的布置。在煤炭開采后的采空區(qū)上方實施導水裂隙高度探測鉆孔，其位置應滿足既定的要求，即鉆孔所在采空區(qū)范圍沿走向和傾向(走向和傾向分別是指工作面兩巷的方向和兩巷連接的方向)的長度大于50m，鉆孔距回采工作面的回采線應大于30m，距終采線大于15m，并在回風巷和運輸巷以內(nèi)。除既定要求外，鉆孔應距離最近的地表裂隙Im以上。一個回采工作面的鉆孔數(shù)量應在2個以上。
[0031]步驟二:導水裂隙高度探測鉆孔的第一階段施工。本階段鉆探的傾角應小于等于3°，為(近視)垂直向下的鉆孔。鉆探的目標層位為黃土層的底界面。本階段的鉆孔成孔工藝為:首先采用取芯干鉆鉆進，鉆孔的直徑應大于等于91mm且小于等于168mm，黃土的取芯率(取芯率指鉆孔取出的巖石的長度之和與鉆探總長度的比值)應大于等于60%，獲取的黃土樣按照距離煤層底板的距離記錄編號，且每個土樣高度應大于等于1cm小于等于30cm ;然后對形成的鉆孔進行擴孔，擴孔時的鉆井速度應大于等于10m/h，擴孔后的直徑應大于等于200mm且小于等于250mm，本次鉆進采用的泥漿為聚丙烯酰胺和腐殖酸配制的漿液，其電阻率應小于等于8 Ω.m。
[0032]步驟三:在第一階段實施的鉆孔中進行微電極測井、陣列聲波測井、自然伽馬測井及井徑測井工作。采用集成的綜合測井設備一次性進行微電極、井徑、自然伽馬及陣列聲波測井，得到測井曲線和成像圖，測井過程中鉆孔應保持滿泥漿狀態(tài)。通過微電極測井和陣列聲波測井曲線確定所有異常區(qū)(如圖2所示，微電極測井結果中的微電極曲線I和微梯度曲線2在無裂隙時表現(xiàn)如重合段3，有裂隙時表現(xiàn)如分離段4，分離段4即為異常區(qū)。陣列聲波測井結果中的各向異性值相對其他層段顯著變大的即為異常區(qū))，然后利用井徑測井和自然伽馬測井結果排除掉井徑和地層巖性異變的區(qū)域，剩余的異常區(qū)即為導水裂隙區(qū)，其距離煤層底板的最大高度為Dl。
[0033]步驟四:完成測井工作后，進行第二階段的鉆探施工。本階段鉆探傾角保持不變，鉆探的目標層位為已經(jīng)開采完成的煤層底板以下。本階段鉆孔成孔工藝為:在第一階段的基礎上繼續(xù)擴孔至250mm以上，在鉆孔過程中繼續(xù)使用原有泥漿。另外，在實施鉆探的過程中記錄每一次鉆探的泥漿消耗量，并分析出泥漿開始顯著漏失的點。該點距離煤層底板的距離為D2。
[0034]步驟五:完成第二階段的鉆探施工后，進行鉆孔電視及對步驟二獲取的土樣進行攝像工作。其中，鉆孔電視是采用鉆孔窺視儀從孔口逐漸放至孔底，并記錄每個深度的孔內(nèi)影像。而獲取的黃土樣則采用切土刀從圓柱形黃土樣的中間剖開，并采用照相機拍攝剖面的圖片。采集的圖像及影像像素大于等于1200萬像素。
[0035]步驟六:對步驟五獲取的圖片和影像進行后處理。對距離煤層底板不同距離的圖片和影像采用matlab軟件提取其灰度圖，然后依次處理出增強低灰度圖、中值濾波后圖、二進制圖及平滑處理后的圖，得到最終的后處理圖片，其中異常區(qū)域即為裂隙，從不同深度的圖片中找出距離煤層底板最遠的裂隙發(fā)育圖片，其中在該裂隙發(fā)育圖片中，裂隙距離煤層底板的距離即為D3。
[0036]步驟七:導水裂隙高度綜合判定。在同一個鉆孔中的導水裂隙高度的判定為D =max(Dl，D2，D3)。而同一個采煤工作面的導水裂隙高度Dm為所有鉆孔的導水裂隙高度D中的最大值。
[0037]步驟八:依據(jù)導水裂隙高度安全開采煤炭。通過多個采煤工作面的導水裂隙高度的探測后，建立采煤厚度M與Dm的經(jīng)驗函數(shù)，即Dm = f (M)。對未開采的工作面采用經(jīng)驗函數(shù)預測導水裂隙高度，在導水裂隙高度以內(nèi)的含水層采用鉆探超前疏放，而導水裂隙高度以外的含水層不需要探放，僅需要加強監(jiān)測監(jiān)控即可，然后安全回采煤炭資源。
[0038]運行原理:
[0039]本次黃土中探測采煤導水裂隙高度主要使用了微電極測井、陣列聲波測井和鉆孔電視及取樣拍照成果的圖像處理三種工作。
[0040]其中，微電極測井是一種電阻率法測井。其特點是電極距只有幾厘米。它包括微電位電極系和微梯度電極系。為避免泥漿影響，用彈簧片將鑲在絕緣板上的電極緊貼井壁。微梯度電極系比微電位電極系的探測深度小。在有導水裂隙的地層上，微梯度電極系受泥餅的影響較大。因泥餅的電阻率較低，測得的微電極曲線I幅度高于微梯度曲線2幅度，稱為“正幅度差”。
[0041]陣列聲波測井是一種聲波測井。其接受到的橫波在傳播過程中通常分離成快橫波、慢橫波，且快、慢橫波速度通常顯示出方位各向異性，質(zhì)點平行于裂縫走向振動、方向沿井軸向上傳播速度比質(zhì)點垂直于裂縫走向振動、方向沿井軸向上傳播的橫波速度要快，這稱之為地層橫波速度的各向異性。通過橫波速度的各向異性區(qū)即為導水裂隙區(qū)。
[0042]鉆孔電視及取樣拍照的成果，主要利用了裂隙發(fā)育的區(qū)域的圖片灰度值存在不同程度的變化來進行識別。
[0043]應用實例:
[0044]某煤礦黃土層較厚，在12201采煤工作面完成開采后，形成了導水裂隙，采用以下步驟探測了黃土中采煤導水裂隙高度并依次為依據(jù)指導了后續(xù)12202工作面的安全回采。
[0045]步驟一:在該工作面布置3個鉆孔，分別為Tl鉆孔、T2鉆孔和T3鉆孔，其在采空區(qū)范圍沿走向和傾向的長度大于50m，鉆孔距回采工作面的回采線應大于30m，距終采線大于15m，并在回風巷和運輸巷以內(nèi)。并且，3個鉆孔均距離最近的地表裂隙Im及以上。
[0046]步驟二:鉆孔的第一階段施工。Tl鉆孔傾角0°，為垂直向下的鉆孔。Tl鉆孔施工到黃土層的底界面。成孔工藝為:首先采用無水取芯鉆進，鉆孔的直徑91mm，黃土的取芯率71%，獲取的黃土樣按照距離煤層底板的距離記錄編號，且每個土樣高度大于等于1cm小于等于30cm ;然后對形成的鉆孔進行擴孔，擴孔時的鉆井速度10m/h，擴孔后的直徑應大于等于200_，本次鉆進采用的泥漿為聚丙烯酰胺和腐殖酸配制的漿液，其電阻率2 Ω.m0
[0047]T2鉆孔傾角1°，為近似垂直向下的鉆孔。T2鉆孔施工到黃土層的底界面。成孔工藝為:首先采用無水取芯鉆進，鉆孔的直徑158mm，黃土的取芯率75%，獲取的黃土樣按照距離煤層底板的距離記錄編號，且每個土樣高度大于等于1cm小于等于30cm ;然后對形成的鉆孔進行擴孔，擴孔時的鉆井速度llm/h，擴孔后的直徑大于等于219mm，本次鉆進采用的泥漿為聚丙烯酰胺和腐殖酸配制的漿液，其電阻率5 Ω.m。
[0048]T3鉆孔傾角3°，為近似垂直向下的鉆孔。T3鉆孔施工到黃土層的底界面。成孔工藝為:首先采用無水取芯鉆進，鉆孔的直徑168mm，黃土的取芯率60%，獲取的黃土樣按照距離煤層底板的距離記錄編號，且每個土樣高度大于等于1cm小于等于30cm ;然后對形成的鉆孔進行擴孔，擴孔時的鉆井速度12m/h，擴孔后的直徑大于等于250mm，本次鉆進采用的泥漿為聚丙烯酰胺和腐殖酸配制的漿液，其電阻率8 Ω.m0
[0049]步驟三:在第一階段實施的鉆孔中進行微電極測井、陣列聲波測井、自然伽馬測井及井徑測井工作。采用集成的綜合測井設備一次性進行微電極、井徑、自然伽馬及陣列聲波測井，得到相關的測井曲線和成像圖，測井過程中鉆孔應保持滿泥漿狀態(tài)。通過微電極測井