CN114295052B - 采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法及装置，涉及采煤沉陷技术领域，方法包括预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区；采用钻杆进行定向钻孔作业，在目标隔离层区预留钻孔，钻孔内安装工业内窥镜；利用工业内窥镜测量孔位周围上覆下伏岩层实时坐标；利用各钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，推算目标隔离层区的实时边界区域坐标；根据目标隔离层区的实时边界区域坐标和上覆下伏岩层实时坐标，刻画目标隔离层区的坐标点云集；分析坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。实现在采煤沉陷开始的过程中，基于工业内窥镜测量坐标，动态计算覆岩离层空间大小。

Description

采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法及装置

技术领域

本发明涉及采煤沉陷技术领域，具体涉及一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法及装置。

背景技术

长期以来，由于掠夺性的煤炭开采方式所带来的毁灭性的地质灾害对人类的生存环境产生了一系列的消极影响，如采煤沉陷。而采煤沉陷的生态恢复与治理工作关系到沉陷区的经济、社会和生态环境的可持续发展。

采煤沉陷的原理为随着采煤工作的持续进行，采煤工作面上覆原岩原始应力失去平衡，覆岩结构发生破坏，导致上覆岩层的应力重新分布，直至达到新的应力分布状态，在此过程中上覆岩层因其各岩层组的厚度、岩性及其力学性质差异而产生不均匀变形直至发育离层，并传递至地表，造成地表沉陷。

相关研究中，曾利用关键层理论方法、弹性薄板模型方法、三维地质模型方法、RFPA数值模拟方法及相似材料模拟等方法计算覆岩离层空间大小，但均有其片面性，不能直接探测到离层导致其覆岩离层空间大小测算出现误差，并进一步地导致后续的离层注浆充填减沉方式无法准确确定注浆量，注浆减沉工作投资盲目，充填成本增加等问题。

而申请号为201811626340.X的发明专利申请一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统及其方法，该方案仅设计室内模拟系统，不能考虑现场覆岩实际实时变化情形，如采煤工作面上覆岩层的变化情况(包括岩性、地层厚度等参数)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何计算采煤工作面上覆岩离层空间的大小。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一方面，本发明采用一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，所述方法包括：

预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区；

采用钻杆进行定向钻孔作业，以在所述目标隔离层区预留钻孔，所述钻孔安装有工业内窥镜；

利用所述工业内窥镜测量所述钻孔周围上覆下伏岩层实时坐标；

利用各所述钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，并推算所述目标隔离层区的实时边界区域坐标；

根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集；

分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

通过预测采煤工作面上覆岩层的目标离层区，并在目标离层区布置较多的钻孔，以及在标隔离层区预留钻孔内安装工业内窥镜，在采煤沉陷开始的过程中，利用在目标离层位置的上覆岩层与下覆岩层中布设的工业内窥镜，动态掌握覆岩离层空间大小，本发明可准确预测其离层位置，减少相应的钻孔施工，从而减少工作量以及资金投入。

进一步地，所述预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区，包括：

基于物探资料或布设钻孔，预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区。

进一步地，所述方法还包括：

在各所述钻孔的地表位置处预留大地坐标观测点，所述大地坐标观测点与所述钻孔镶嵌。

进一步地，所述利用各所述钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，并推算所述目标隔离层区的实时边界区域坐标，包括：

假设各所述钻孔边界为一平整倾斜或具有一定曲率弧度的边坡，基于各所述钻孔周围上覆及下伏岩层及各所述钻孔原点位置地形坡度，拟合得到所述上覆及下伏岩层地形方程式；

基于所述上覆及下伏岩层地形方程，推算所述目标离层区的边界位置坐标。

进一步地，所述根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集，包括：

将所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标联立为一封闭空间，得到所述目标隔离层区的坐标点云集。

进一步地，所述分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小，包括：

基于点云集软件对所述坐标点云集进行分析，计算计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

进一步地，所述钻孔包括观测钻孔和注浆钻孔，所述注浆钻孔与所述观测钻孔呈对立侧布设。

进一步地，在下层离层上复原岩发生应力不平衡时，所述方法还包括：

重复计算上层所述目标离层区的离层空间，并通过所述注浆钻孔注浆填充，直至所述离层空间完全填充注浆。

另一方面，采用一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算装置，所述装置包括：

预测模块，用于预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区；

钻孔模块，用于采用钻杆进行定向钻孔作业，以在所述目标隔离层区预留钻孔，所述钻孔安装有工业内窥镜；

坐标测量模块，用于利用所述工业内窥镜测量所述钻孔周围上覆下伏岩层实时坐标；

坐标推算模块，用于利用各所述钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，并推算所述目标隔离层区的实时边界区域坐标；

坐标点云集计算模块，用于根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集；

空间计算模块，用于分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

进一步地，所述钻孔包括观测钻孔和注浆钻孔，所述注浆钻孔与所述观测钻孔呈对立侧布设；

所述装置还包括：

注浆模块，用于重复计算上层所述目标离层区的离层空间，并通过所述注浆钻孔注浆填充，直至所述离层空间完全填充注浆。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过预测采煤工作面上覆岩层的目标离层区，并在目标离层区布置较多的钻孔，以及在标隔离层区预留钻孔内安装工业内窥镜，在采煤沉陷开始的过程中，利用在目标离层位置的上覆岩层与下覆岩层中布设的工业内窥镜，动态掌握覆岩离层空间大小，本发明可准确预测其离层位置，减少相应的钻孔施工，从而减少工作量以及资金投入。

(2)通过动态计算覆岩离层空间大小，利用注浆钻孔进行有根据性的注浆减沉工作，更好的填充多个离层空间以更好的消除残余离层空间，提高注浆效率，更好的满足地表减沉要求，更好的提高注浆效率，从而为后期同一块整装煤田煤矿开采注浆工作作为指导。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例一中采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法的流程图；

图2是本发明实施例一中原岩应力平衡时期布设的工作面投影地表平面分布图；

图3是本发明实施例一中原岩应力平衡时期布设的钻孔分布图；

图4是本发明实施例一中关键层最下层应力平衡发生变化时期的地层示意图；

图5是本发明实施例一中倒数第二层关键层应力发生变化时期的地层示意图；

图6是本发明实施例一中钻井地表示意图；

图7是本发明实施例一中离层空间位置示意图；

图8是本发明实施例二中采煤沉陷覆岩离层空间大小计算装置的结构图。

图中标记：

A、保安煤柱；B、风巷；C、机巷；D、采煤推进方向；E、原岩应力均衡覆岩-钻孔布设示意图；F、注浆钻孔；G、采空区；H、底板；I、煤层；J、离层空间；K、内窥镜管道；L、注浆口；M、内窥镜探头孔；N、水准点；O、目标离层区界线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图7所示，本发明第一实施例提出了一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，所述方法包括以下步骤：

S10、预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区；

S20、采用钻杆进行定向钻孔作业，以在所述目标隔离层区预留钻孔，所述钻孔安装有工业内窥镜；

其中，钻孔及采煤方式如图2所示。

S30、利用所述工业内窥镜测量所述钻孔周围上覆下伏岩层实时坐标；

S40、利用各所述钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，并推算所述目标隔离层区的实时边界区域坐标；

S50、根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集；

S60、分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

本实施例中，因采煤出现覆岩离层的过程如图3～图5所示，在采煤沉陷开始的过程中，利用在目标离层位置的上覆岩层与下覆岩层布设钻孔中安装的工业内窥镜，动态掌握覆岩离层空间大小，可准确预测其离层位置，减少相应的钻孔施工，从而减少工作量以及资金投入。

在一实施例中，所述步骤S10，具体包括：

基于物探资料或布设钻孔，预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区。

其中，基于物探资料预测目标隔离层区的过程为：基于物探反演方法，包括但不限于如重力、磁性、电法及地震等物探方法所反演得到采煤工作面上覆岩层的地层层位、地层厚度、地层连续性等地质资料；然后基于地质材料预测采煤工作面上覆岩层的目标离层区及关键层层位。

基于布设钻孔预测目标隔离层区的过程为：基于原有勘探钻孔，其中原有勘探钻孔包括但不限于普查、详查及生产阶段的各类钻孔，结合新布设的离层注浆钻孔所得到的包括但不限于采煤工作面上覆岩层地层层位、地层厚度、岩石岩性、岩石物理性质等地质资料；然后基于地质材料预测采煤工作面上覆岩层的目标离层区及关键层层位。

需要说明的是，预测采煤工作面上覆岩层的目标离层区及关键层层位的方法，包括但不限于关键层理论方法、数值模拟方法及相似模拟材料方法等。

可以理解的是，布设钻孔时应在采煤生产工作面的地表投影面之上，均匀的在地表布设一定密度的钻孔(钻孔包括注浆孔和观测钻孔)，当布设钻孔密度增大，则覆岩离层空间大小计算的精度足够准确。

在一实施例中，所述方法还包括：

在各所述钻孔的地表位置处预留大地坐标观测点，所述大地坐标观测点与所述钻孔镶嵌。

需要说明的是，地表钻孔与大地坐标观测点示意图如图6所示，通过在钻孔地表位置处预留大地坐标观测点，大地坐标观测点与观测钻孔镶嵌，能够减少因地表沉陷带来的坐标位置不精确影响，并可以准确测定观测钻孔的坐标位置，借依此确定井下各离层空间各点位坐标。

具体为，在钻孔顶部预设一个大地坐标观测点，根据注浆钻孔井口的大地坐标结合钻孔轨迹、钻孔斜率，以及内窥镜所处钻孔深度，确定内窥镜孔位大地坐标，根据内窥镜深度大地坐标，结合内窥镜测量地形得到的角度及距离等因素以此确定离层空间各点坐标。

在一实施例中，所述步骤S30，具体包括：

将工业内窥镜伸出工业内窥镜孔位一定位置，并旋转工业内窥镜测量钻孔周围地形坡度，确定距离工业内窥镜孔位一定位置处的实时坐标。

需要说明的是，工业内窥镜应有测量地形的功能，其信号传输线应可以进行360°旋转并标识有米数标尺(精度为毫米)。

其中，将工业内窥镜放置在孔位上，当覆岩应力发生变化产生离层时，工业内窥镜伸出孔位测量钻杆周围上覆下伏岩层实时坐标；具体可为将工业内窥镜伸出钻孔1m位置处，并旋转工业内窥镜测量钻孔周围360°范围内地形坡度，确定上覆及下伏岩层距离钻孔1m位置处的实时坐标；

在工业内窥镜伸出预留孔位1m处，根据其所处的方向、深度，贴合的上伏或下覆原岩结合钻孔地表坐标，换算出其所处的上伏原岩位置处坐标点为H_{ZKXX-YYMMDD-UnitXXX-DXXX-XXX}：(X，Y，Z)，其中ZKXX中XX为钻孔编号、YYMMDD为测试日期、UnitXXX为某一目标层位、DXXX为测试角度、XXX为测试次数，其中某一天的零时为首测，每隔15min测试一次，依次记号，X及Y均为测试得到的某一方向的大地坐标，Z为所处深度位置，此大地坐标位置是与钻孔地表大地坐标观测点联立得到的，随采煤工作的持续，沉陷的进行而实时变化。

本实施例通过将工业内窥镜伸出钻孔一定位置，旋转工业内窥镜测量孔位周围地形坡度，确定距离孔位一定位置处的实时坐标，减少因钻探导致钻孔周围地层受影响，其地层地形不准确的误差。

在一实施例中，所述步骤S40，具体包括以下步骤：

S41、假设各所述钻孔边界为一平整倾斜或具有一定曲率弧度的边坡，基于各所述钻孔周围上覆及下伏岩层及各所述钻孔原点位置地形坡度，拟合得到所述上覆及下伏岩层地形方程式；

S42、基于所述上覆及下伏岩层地形方程，推算所述目标离层区的边界位置坐标。

需要说明的是，基于根据多个钻孔周围上覆及下伏岩层及钻孔原点位置地形坡度，反演得出上覆及下伏岩层地形方程式法，按照采煤沉陷理论假使钻孔边界为一平整倾斜或具有一定曲率弧度的边坡，拟合得到误差值最小的上覆及下伏岩层地形方程；然后基于拟合得到的上覆及下伏岩层地形方程联立得到目标离层区边界位置，并根据钻孔原点及钻孔周围坐标位置推算目标离层区边界位置坐标。

在一实施例中，所述步骤S50，具体包括：

将所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标联立为一封闭空间，得到所述目标隔离层区的坐标点云集。

需要说明的是，因某一时刻或某一时间段在目标离层区所采集或推算得到的坐标值均不相等或至少不完全相等，将一系列点坐标联立为一封闭空间，即目标采空区各位置实时坐标。

在一实施例中，所述步骤S60，具体包括：

基于点云集软件对所述坐标点云集进行分析，计算计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

其中，点云集软件包括但不限于Matlab软件、华测云软件等点云集解释软件，利用点云集软件进行目标采空区各点联立闭合，得出其某一时刻某一目标离层区的离层空间大小。

在一实施例中，所述钻孔包括观测钻孔和注浆钻孔，所述注浆钻孔与所述观测钻孔呈对立侧布设。

需要说明的是，注浆口与内窥镜观测孔示意图如图7所示，每个注浆钻孔对应一个或多个注浆口，通过将预留注浆钻孔与观测孔位布设在对立侧，减少因离层注浆所带来的工业内窥镜受注浆液影响损毁。

在一实施例中，在下层离层上复原岩发生应力不平衡时，所述方法还包括：

重复计算上层所述目标离层区的离层空间，并通过所述注浆钻孔注浆填充，直至所述离层空间完全填充注浆。

需要说明的是，当下层离层上覆原岩发生应力不平衡，开始按照步骤S30～S60计算上层目标离层区的离层空间，以此往复，直至离层被完全注浆充填或地表发生毁灭性沉陷。

如图8所示，本发明第二实施例提出了一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算装置，所述装置包括：

预测模块10，用于预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区；

钻孔模块20，用于用于采用钻杆进行定向钻孔作业，以在所述目标隔离层区预留钻孔，所述钻孔安装有工业内窥镜；

坐标测量模块30，用于用于利用所述工业内窥镜测量所述钻孔周围上覆下伏岩层实时坐标；

坐标推算模块40，用于利用各所述钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，并推算所述目标隔离层区的实时边界区域坐标；

坐标点云集计算模块50，用于根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集；

空间计算模块60，用于分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

在一实施例中，所述钻孔包括观测钻孔和注浆钻孔，所述注浆钻孔与所述观测钻孔呈对立侧布设；

所述装置还包括：

注浆模块，用于重复计算上层所述目标离层区的离层空间，并通过所述注浆钻孔注浆填充，直至所述离层空间完全填充注浆。

在一实施例中，所述装置还包括：

观测点预留模块，用于在各所述钻孔的地表位置处预留大地坐标观测点，所述大地坐标观测点与所述钻孔镶嵌。

在一实施例中，所述坐标推算模块40，包括：

拟合单元，用于假设各所述钻孔边界为一平整倾斜或具有一定曲率弧度的边坡，基于各所述钻孔周围上覆及下伏岩层及各所述钻孔原点位置地形坡度，拟合得到所述上覆及下伏岩层地形方程式；

推算单元，用于基于所述上覆及下伏岩层地形方程，推算所述目标离层区的边界位置坐标。

在一实施例中，所述坐标点云集计算模块50，具体用于：

将所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标联立为一封闭空间，得到所述目标隔离层区的坐标点云集。

在一实施例中，所述空间计算模块60，具体用于：

基于点云集软件对所述坐标点云集进行分析，计算计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

需要说明的是，本发明所述采煤沉陷覆岩离层空间大小计算装置的其他实施例或具有实现方法可参照上述各方法实施例，此处不在赘余。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，其特征在于，所述方法包括：

预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区；

采用钻杆进行定向钻孔作业，以在所述目标隔离层区预留钻孔，所述钻孔安装有工业内窥镜；

利用所述工业内窥镜测量所述钻孔周围上覆下伏岩层实时坐标；

利用各所述钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，并推算所述目标隔离层区的实时边界区域坐标，包括：

假设各所述钻孔边界为一平整倾斜或具有一定曲率弧度的边坡，基于各所述钻孔周围上覆及下伏岩层及各所述钻孔原点位置地形坡度，拟合得到所述上覆及下伏岩层地形方程式；

基于所述上覆及下伏岩层地形方程，推算所述目标离层区的边界位置坐标；

根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集；

分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

2.如权利要求1所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，其特征在于，所述预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区，包括：

基于物探资料或布设钻孔，预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区。

3.如权利要求1所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，其特征在于，所述方法还包括：

在各所述钻孔的地表位置处预留大地坐标观测点，所述大地坐标观测点与所述钻孔镶嵌。

4.如权利要求1所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，其特征在于，所述根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集，包括：

将所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标联立为一封闭空间，得到所述目标隔离层区的坐标点云集。

5.如权利要求1所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，其特征在于，所述分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小，包括：

基于点云集软件对所述坐标点云集进行分析，计算计算采煤沉陷覆岩离层空间大小。

6.如权利要求1所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，其特征在于，所述钻孔包括观测钻孔和注浆钻孔，所述注浆钻孔与所述观测钻孔呈对立侧布设。

7.如权利要求6所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算方法，其特征在于，在下层离层上复原岩发生应力不平衡时，所述方法还包括：

重复计算上层所述目标离层区的离层空间，并通过所述注浆钻孔注浆填充，直至所述离层空间完全填充注浆。

8.一种采煤沉陷覆岩离层空间大小计算装置，其特征在于，所述装置包括：

预测模块，用于预测采煤工作面上覆岩层的目标隔离层区；

钻孔模块，用于采用钻杆进行定向钻孔作业，以在所述目标隔离层区预留钻孔，所述钻孔安装有工业内窥镜；

坐标测量模块，用于利用所述工业内窥镜测量所述钻孔周围上覆下伏岩层实时坐标；

坐标推算模块，用于利用各所述钻孔周围上覆及下伏岩层地形坡度，反演得到上覆下伏岩层地形方程式，并推算所述目标隔离层区的实时边界区域坐标；

坐标点云集计算模块，用于根据所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标，刻画所述目标隔离层区的坐标点云集；

空间计算模块，用于分析所述坐标点云集，计算采煤沉陷覆岩离层空间大小；

所述坐标推算模块，包括：

拟合单元，用于假设各所述钻孔边界为一平整倾斜或具有一定曲率弧度的边坡，基于各所述钻孔周围上覆及下伏岩层及各所述钻孔原点位置地形坡度，拟合得到所述上覆及下伏岩层地形方程式；

推算单元，用于基于所述上覆及下伏岩层地形方程，推算所述目标离层区的边界位置坐标。

9.如权利要求8所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算装置，其特征在于，所述钻孔包括观测钻孔和注浆钻孔，所述注浆钻孔与所述观测钻孔呈对立侧布设；

所述装置还包括：

注浆模块，用于重复计算上层所述目标离层区的离层空间，并通过所述注浆钻孔注浆填充，直至所述离层空间完全填充注浆。

10.如权利要求8所述的采煤沉陷覆岩离层空间大小计算装置，其特征在于，所述坐标点云集计算模块，具体用于：

将所述目标隔离层区的实时边界区域坐标和所述上覆下伏岩层实时坐标联立为一封闭空间，得到所述目标隔离层区的坐标点云集。