[发明专利]一种采空区上方水库突水事故的探测及评估方法

权利要求书

1.一种采空区上方水库突水事故的探测及评估方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一、在靠近工作面的采空区端头位置，利用岩心取芯器从多个不同角度对采空区顶板岩层进行岩心钻取，且每个角度的钻进路径均能获得多个不同深度的岩心，然后利用保鲜膜将获得的岩心真空包裹并送至样品室内进行保养；

步骤二、利用低场核磁共振技术对选取的岩心在初始、完全饱水、离心及完全干燥四种状态下的H信号自旋回波串的衰减信号集成结果进行数值反演，从而获取得到四种独立状态下的T₂弛豫分布曲线，接着对同一岩心四种状态时的T₂弛豫分布曲线汇总至同一弛豫时间坐标轴下，根据曲线谷值划分多尺度孔径分布及其占比；通过对不同状态下的弛豫谱幅值作差得到自由流体分布占比、束缚孔与自由孔占比、T₂截止值及核磁渗透率的特征参数；将经过核磁共振测试的同一个岩心置于3D-XRM样品室内，利用X射线对岩心进行层析穿透，利用三维分析软件将不同角度投影图像集成组合形成3D重构体，进而获得岩心内部多尺度裂隙空间分布、孔隙率及裂隙贯通性的参数数据；然后将同一钻进路径下不同深度的岩心重复上述本步骤的过程，从而获得同一钻进路径下不同深度岩心的自由流体分布占比、束缚孔与自由孔占比、T₂截止值及核磁渗透率的特征参数，以及同一钻进路径下不同深度岩心的多尺度裂隙空间分布、孔隙率及裂隙贯通性的参数数据；

步骤三、采用水滴接触法对所取同一钻进路径下不同深度岩心的润湿性进行测定，获取不同钻进路径、不同深度的岩心的润湿性特征参量；

步骤四、采用电法仪对初始、完全干燥两种状态岩心的电阻率进行测试，通过多层位电阻率分布获取岩层空间水含量赋存特征，利用两种状态的岩心电阻率幅值差构建岩心内部的地层水空间分布模型；

步骤五、综合获得同一钻进路径下不同深度岩心的T₂弛豫分布曲线、3D-XRM三维成像、润湿性及电阻率的相关数据，分析孔隙分布—流固接触—岩石电阻之间的相关关系，构建流-固-力时空耦合模型，最终确立水害诱发的预警阈值和评估准则，具体为：

综合同一钻进路径下不同深度岩心的T₂弛豫分布曲线、3D-XRM三维成像、润湿性及电阻率的相关数据，得到顶板岩层在该钻进路径下的多个岩心基础参量矩阵表征方法：其中，为岩心的孔隙率，κ为岩心的核磁渗透率，M_i为岩心的不同钻进深度，r为孔喉半径，D为同一钻进路径下不同深度岩心的数量；ρ_s为岩心的电阻率；然后对不同角度的钻进路径均重复步骤一至五，最终能获得不同钻进路径下的多个岩心基础参量矩阵表征，从而能获得不同深度岩心的水压及地应力，两者做差能获得不同深度岩心的有效水应力；

最后综合已知的地层地质结构数据，对比三轴加载应力下的原始不同深度岩心的岩心抗拉强度及其有效水应力间的大小关系，建立预警阈值和评估准则，具体为：若岩心抗拉强度小于其有效水应力时，则确定该岩心所处深度的岩层可能会存在突水事故的发生；若岩心抗拉强度大于等于其有效水应力时，则确定该岩心所处深度的岩层不会存在突水事故的发生。

2.根据权利要求1所述的一种采空区上方水库突水事故的探测及评估方法，其特征在于，所述步骤一中岩心钻取的具体设置为：设置与顶板底面呈倾斜角度θ＝15°、30°、45°、60°、75°、90°，共六个不同倾斜角度的钻进路径，每个钻进路径的钻进深度为其中，h为垮落采空区顶板底面与上方水库的最大安全距离；接着沿每一钻进路径以每隔1m钻取一岩心，即每个钻进路径均能获取D个不同深度的岩心。