[發明專利]一種煤層宏觀裂隙優勢發育方位預測方法

有效

• 申請號: 202010641551.1
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111784059B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 關金鋒;景占杰;周侃;司小昆;許國勝;李回貴;王德明;羅華連;景少穎
• 申請（專利權）人: 貴州工程應用技術學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02;G06T7/00;G06T7/136;G06T7/155;G06T7/187
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 戚星

本發明公開的屬于煤層宏觀裂隙預測技術領域，具體為一種煤層宏觀裂隙優勢發育方位預測方法，包括步驟一：選取一張煤壁圖片，采用不同灰度閾值對煤壁原始圖像進行處理，其中灰度值小于q的區域取白色，其余部分取黑色；步驟二：信息輸入與輸出，包括單張裂隙圖片輸入、多張裂隙圖片輸入、裂隙信息輸出；步驟三：圖像預處理，由于井下拍攝條件的限制，裂隙圖片存在清晰度較差，其結構合理，能夠實現自動化地對預處理的圖片進行降噪處理、二值化優化，以及圖像邊緣檢測等，從而使數字圖片達到實際應用標準，可以極大減少人工繁瑣工作量，提高現場識別的效率和準確性。

技術領域

本發明涉及煤層宏觀裂隙技術領域，具體為一種煤層宏觀裂隙優勢發育方位預測方法。

背景技術

人們對煤層宏觀裂隙研究的歷史十分悠久，人們早已發現，在相同地質單元中，煤層宏觀裂隙的發育具有一定的統計規律；煤層裂隙能夠直接導致煤層滲透性各向異性。美國礦業局的資料顯示，受煤層裂隙的影響，不同方向的煤層滲透率之比高達17:1，煤層氣抽采量相差3～10倍。我國煤礦井下瓦斯抽采試驗表明，同一煤層不同方向的瓦斯抽采鉆孔瓦斯抽采效率存在顯著差異，垂直面割理方向的鉆孔瓦斯極限抽采量是平行面割理方向鉆孔的2.6倍，抽放率高出4.3倍。

因而，對煤層宏觀裂隙進行觀測和統計分析，預測裂隙優勢發育方位，有助于確定煤層滲透性和瓦斯滲流優勢方向，進而可以優化煤層瓦斯抽采鉆孔設計和提高抽采效率。然而，借助于羅盤等工具對煤層裂隙測量的傳統方法，費力耗時，而且受井下空間限制或磁場干擾，很難有效開展對煤層宏觀裂隙的觀測，很難獲得煤層宏觀裂隙優勢發育方位等重要參數，以致我國煤礦現行瓦斯抽采工程設計多未考慮煤層宏觀裂隙發育特征對抽采效率的影響。

MATLAB數字圖像識別技術在巖土工程裂縫識別領域取得廣泛應用，其各類應用工具箱，覆蓋了二十多個領域圖像處理算法，使得各類圖像處理與識別過程都極為便捷，并且在利用計算機在MATLAB這一平臺上進行搭建算法，可以自動化地對預處理的圖片進行降噪處理、二值化優化，以及圖像邊緣檢測等，從而使數字圖片達到實際應用標準，可以極大減少人工繁瑣工作量，提高現場識別的效率和準確性。為了研究適合煤礦井下煤層裂隙觀測、統計分析和預測方法，提高我國礦井煤層瓦斯抽采效率，我們提出了井下煤層宏觀裂隙觀測與識別的新方法，在了解研究區地質構造發育規律和煤層裂隙基本發育特征的基礎上，分別對不同瓦斯地質單元進行井下煤壁攝影和裂隙觀測，然后利用MATLAB數字圖像識別技術，開展煤層宏觀裂隙判識和統計分析。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施方式的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施方式。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

因此，本發明的目的是提供一種煤層宏觀裂隙優勢發育方位預測方法，能夠實現自動化地對預處理的圖片進行降噪處理、二值化優化，以及圖像邊緣檢測等，從而使數字圖片達到實際應用標準，可以極大減少人工繁瑣工作量，提高現場識別的效率和準確性。

為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，本發明提供了如下技術方案：

一種煤層宏觀裂隙優勢發育方位預測方法，其包括如下步驟：

步驟一：選取一張煤壁圖片，采用不同灰度閾值對煤壁原始圖像進行處理，其中灰度值小于q的區域取白色，其余部分取黑色；

步驟二：信息輸入與輸出，包括單張裂隙圖片輸入、多張裂隙圖片輸入、裂隙信息輸出；

步驟三：圖像預處理，由于井下拍攝條件的限制，裂隙圖片存在清晰度較差，辨識度較低的問題，手動采用白色線條對裂隙部分進行對比度增強，而后再進行圖像的灰度化；

步驟四：煤層裂隙圖像分析與識別，在煤層裂隙圖像分析與識別過程中，首先進行裂隙圖像閾值分割，再進行形態學處理，實現裂隙識別；