地震探测瓦斯富集区的定量分析研究

基于双相介质理论,对地震资料采用最大能量扫描法提取出地震波能量信息,得到能够反映流体信息的能量分布图。根据钻孔瓦斯检测值和井下煤样瓦斯检测值与三维地震资料预测的能量值的对比分析找出其相应的关系,定量分析瓦斯富集区的地震波能量值与瓦斯值的关系,为矿方进行地面瓦斯预抽布置钻孔和井下预防瓦斯突出提供地质依据。     

三维地震资料预测瓦斯富集区的应用

目前的地震勘探工作还处在构造勘探阶段,地震勘探取得的地质信息中仅解释了其中的快纵波的反射波场特征,而慢纵波的能量信息没能利用。基于双相介质理论的地震资料处理与反演技术,采用数字滤波的方法提取地震波能量信息,找到了地震波能量信息与煤层瓦斯之间的内在联系,取得能够反映瓦斯富集区的能量信息结果图,经实际应用对比效果明显。利用现有的三维地震勘探资料作进一步的反演处理为煤矿提供瓦斯富集区研究具有应用价值。     

煤矿常见地质异常地震正演模拟在石屏矿地震解释中的应用

运用地震波场正演模拟有限差分方法,模拟不同厚度煤层、不同性质采空区及断层对地震波场响应特征,结果表明:煤层未开采时,能形成能量强、波组特征明显的反射波,但煤层厚度较小时,层间多次反射叠加导致煤层顶底板界面不易区分。当煤层开挖留下采空区时,采空区处能量变强,频率变低。采空区内充填物质不同,能量变化也不同。全充气时能量比全充水时能量高,频率低,延迟也越明显。断层导致断点和断面出现明显的反射、绕射波,在地震剖面上表现为反射波同相轴错动特征。将正演模拟结果应用于石屏矿三维地震资料处理与解释,可以较容易识别目标地层及断层、采空区、陷落柱等地灾异常,为采掘系统合理布置和矿井水防治提供了有力支撑。     

瓦斯富集区多频电磁波CT同步透视技术研究

为探明回采工作面瓦斯富集区域,基于电磁波CT透视理论与SIRT层析成像,对不同介质和瓦斯富集区不同频率的电磁波衰减变化曲线和透视层析成像特征进行了数值正演模拟研究,提出了多频电磁波同步透视方法,并在演马庄煤矿开展了瓦斯富集区多频电磁波CT同步透视现场试验。研究结果表明:电磁波CT能够有效探测瓦斯富集区,相对正常煤体,瓦斯富集区呈现为电磁波弱衰减的特征,且频率越高,衰减越严重;高频电磁波相对低频电磁波,衰减幅值稍大,透视距离短,但响应较强;多频同步透视技术可利用高频的高敏感度、响应强的特性和低频的长透距性,透视探测效率快、精度高;井下现场试验验证了多频电磁波CT同步透视技术能够高效、准确识别回采工作面中的瓦斯富集区,可推广应用煤矿生产一线。     

硬岩开采诱发微地震信号频率特征分析

为研究硬岩矿山开采诱发微地震信号的频率特征,采用频谱分析结合能量谱密度方法,对开采过程微地震活动产生的振动信号进行了分析,获取了硬岩体诱发微地震信号的能量分布。结果表明:微地震波传播过程的衰减影响各频率区间能量比重的变化,随着传播距离的增加,低频区间能量比重增加,中高频区间能量比重减小。当波传播到200m左右时,能量比重较高的频率区间段发生明显变化。波在200～500m传播范围内,能量比重较高的频率区间主要在20～40Hz,且区间变化不大、相对比较稳定。利用上述硬岩开采诱发的微地震波传播过程的频率特征,对提高硬岩体诱发微地震事件的识别与震源机制计算时滤波有一定的参考价值。     

无线电波探测瓦斯富集区理论与方法

为了准确预测煤层回采工作面瓦斯富集区情况,基于矿井无线电波透视理论,对瓦斯压力与无线电波透视曲线变化关系进行了物理试验,并根据井下回采工作面实际情况进行了煤层瓦斯富集区的无线电波曲线变化特征的正演模拟,探讨了无线电波透视探测瓦斯富集区的曲线特征,并在煤矿井下进行试验。研究得出,煤层瓦斯压力与无线电波透视衰减曲线呈现一致性变化,煤层瓦斯富集区的存在会造成无线电波坑透的异常区域,相对于正常煤层接收机接收值来说,煤层瓦斯富集区的异常曲线整体呈现接收值偏小,而且中间区域衰减的更大些,两边相对衰减的小些,形成一个“蝙蝠”形状。经过在煤矿井下的实验验证,无线电波透视成果结合地质资料分析,可以用来较为准确地划分煤与瓦斯突出危险区。     

地震波场最大能量扫描法预测煤层瓦斯的应用研究

煤储层是典型的流固耦合渗流模型的双相介质。固体颗粒与孔隙中流体之间存在相对位移,导致双相介质中地震波能量再分配发生变化。尝试研究了采用三角滤波提取特定频率的地震波属性,再以地震波场最大能量扫描法分别求取给定的低、高频范围内地震波能量的最大值以达到由地震资料直接圈定出瓦斯富集区的目的。实际资料测试结果表明,以双相介质理论为基础,能够相应提高地震资料处理与反演结果的精度与可靠性。     

地震勘探技术在煤层气富集区预测中的探索性研究

实际测试表明:煤层气富集区区域在物性特征及地震响应上与煤层气含量较低区域有显著不同,煤层气富集区的地震波速度约为正常煤层的4/5。地震正演模拟结果显示:煤层气富集区地段在地震资料上出现地震波至时间加长、振幅减弱、频率降低的特征。本文以此理论为基础,利用波阻抗反演、频谱分解技术,对某矿区煤层气富集区进行了尝试性预测,实际抽采资料表明:这些方法预测的煤层气富集区与实际抽采的结果基本吻合。这些方法的应用为后续的煤层气开发奠定了基础。     

三维地震勘探技术在伊犁河谷煤田勘探中的应用

伊犁河谷地区地表干燥、松散、低速粉土层较厚。为克服该区域能量衰减快,激发的地震波频率偏低,低频干扰和随机干扰大的不利因素,采用三维地震勘探方法和诸多地震解释技术措施,结合钻孔资料,在查明煤层赋存状况和断层发育情况等方面取得了较好的地质效果,对于开采各煤层的工程设计和施工,对采煤方法的选择具有指导意义。     

煤矿采空区地震波场的数值模拟研究

为了更好地对煤矿采空区进行预测,采用Tesseral-2D正演模拟软件及煤矿井下三维地震波数值模拟软件进行了采空区探测分析,根据软件自身的特性,对煤矿采空区进行了自激自收和单炮的正演模拟。研究得出:当地震波遇到采空区时,波形会出现折曲和不光滑,在采空区的正下方会遇到类似串珠状的波形;当采空区之间的距离小于10 m时,采空区之间的串珠状的波形会相互干扰,致使波形模糊不清楚;由于煤层中巷道的存在,使得煤层底板的反射很弱的波形,具体特征为经采空区顶板反射后的波组较弱,而且相邻巷道的地震剖面则表现为底板反射中断,研究对于真实的采空区地震资料的解释和处理具有重要的意义。     

地震技术在长治经纺矿区煤储层研究中的应用

基于长治经纺矿区勘探程度较低,又是沁水盆地煤层气勘探开发的潜在区域。利用三维地震技术方法,掌握该矿区3号主采煤层发育的小于5m的小型断层及陷落柱等构造的分布规律。在研究区中部和北部识别出走向东西的12条正断层和1条逆断层,在南部识别出多处陷落柱。将地震属性和钻孔测井参数结合,通过相干性比较提取了平均反射强度、最大波峰、均方根振幅和瞬时频率4种地震属性,定量地分析了煤厚、含气量和孔隙度的发育规律,对地质构造和储层物性等的综合分析,探明了煤层气的富集区和最有利开发区域位于研究区中部。     

地震反射波属性在煤层厚度预测中的应用研究

在煤炭资源勘探中,对煤层厚度的预测有着重要的意义。介绍了应用地震属性技术预测煤层厚度变化的方法。基于陇东某矿区8号煤层的地震资料,提取地震属性数据;通过对地震属性的分析,优选出最大振幅、均方根振幅、平均能量、中值振幅4种地震属性作为煤层厚度预测模型基本参数,构建地震反射波属性多元回归分析和神经网络模型,对模型进行误差分析和实际结果对比分析,取得了较好的应用效果。     

利用地震属性预测煤层气储层孔隙度方法

以地震属性分析为基础,优选出相关程度高的地震属性,应用数学模型得到钻井处地震属性与孔隙度之间的多元线性回归方程。将该方程应用到非井点的地震属性上,从而实现煤储层孔隙度定量预测。研究发现,在沁水盆地石港矿区煤储层孔隙度与地震反射瞬时频率成线性相关,且相关程度较高,预测的效果明显,证明了用地震属性预测煤储层孔隙度是可行的。     

煤层尖灭地震正反演技术研究

沉积环境及岩浆岩侵入常常引起煤层厚度的变化,在煤矿开采过程中,煤层厚度的变化常常困扰着煤矿的巷道布设及安全生产,尤其是煤层尖灭影响更为严重。作为煤炭勘查主要手段之一的地震勘探,其数据中蕴含了大量的岩性信息,通过分析提取煤层、顶底板等岩性物性信息,构建地质模型,进行正反演模拟,以证实煤层变薄乃至尖灭时,其对地震反射波的频率、振幅、相位等地震属性的影响较为明显,并在此基础上总结出约束反演的分辨率受地震子波主频及频宽的制约。     

运用地震属性技术解释煤矿陷落柱

通过对山西某煤矿两个三维勘探区煤层反射波的属性特征进行的提取,对陷落柱反射波等地震属性特征进行了深入分析、研究,结合已知地质资料,利用基于地震层间属性定量描述与识别陷落柱的最新解释技术对勘探区进行了精细解释。     

运用地震属性技术预测煤层厚度

通过对晋城煤业集团赵庄矿三维勘探区煤层反射波的属性特征进行的提取,对反射波的地震属性特征进行了深入分析、研究,并结合已知地质资料,利用基于地震层间属性定量描述技术对勘探区的主要可采煤层的厚度进行了解释。     

基于改进S变换的煤岩界面超声反射信号处理

煤岩识别技术是实现煤矿综采工作面智能化和无人化的关键技术之一。准确分解超声波检测煤岩界面的混叠严重的回波信号方法是研究的重点和难点。分析不同窗函数调节参数对时频分辨率的影响,提出一种改进的S变换,建立非对称高斯调制模型的多重回波混叠信号,采用改进S变换方法对超声波检测煤岩界面的仿真与实验反射回波信号进行处理,采用时间幅值包络曲线方法分离混叠回波。研究结果表明,改进S变换方法具有更好的时频分辨率及时频聚集性,可有效分离煤岩界面的混叠反射回波,获得较准确地超声波煤岩界面反射回波的到达时间,从而,为煤岩界面的识别提供技术支撑。     

透射槽波探测技术在同煤塔山矿的应用研究

同煤塔山矿煤层为特厚煤层，地质条件复杂，断层是制约安全高效开采的主要地质因素之一，如何查清回采工作面断层的分布情况是亟需解决的难题。基于槽波地震探测原理，采用槽波透射法，通过特厚煤层槽波探测断层的数值模拟，研究了在特厚煤层中槽波波场响应特征及探测断层断距的精度，并在工作面进行了实际应用。研究结果表明：基于实际模型的顶底板岩性与煤层物性差异明显，槽波发育较好；18 m厚煤层槽波主频为80 Hz，埃里相速度为1 000～1 100 m/s，对模型数据进行60～100 Hz的带限滤波，通过成像，槽波可以探测断距为5 m以上的断层；结合回采情况，同煤塔山矿宜采用透射槽波地震探测技术对构造进行探查，槽波解释成果可为矿井安全高效智能化开采提供可靠的地质保障。     

煤田地震勘探转换波观测系统设计与评价

为了更好地开展煤田转换波地震勘探数据采集工作,提出了纵横波联合勘探观测系统设计思路,基于双聚焦理论,计算出分辨率函数、角度与射线参数函数（AVP）、优度和采集痕迹等。结合神东矿区大柳塔煤矿地质条件和地质任务要求,设计了转换波观测系统,采用基于双聚焦理论的定量分析法和常规面元属性分析法对所设计的观测系统进行了评价。结果表明：研究区分辨率函数具有窄而高的主瓣和小的旁瓣,主瓣强度分布均匀;AVP函数在期望的空间带宽内保持平坦,且全区分布均匀;优度值高,采集脚印迹弱,覆盖次数、偏移距和方位角分布均匀,说明所设计的转换波观测系统对研究区开展煤层地质构造和进行岩性解释有利。利用所设计的观测系统进行了实际数据采集,所获得的地震单炮记录信噪比高,反射波组特征清楚,主要目的煤层有明显显示,表明所设计的观测系统适用于研究区转换波勘探,能满足构造勘探和岩性勘探的地质要求。     

反射槽波在双柳煤矿探测采空区边界的应用

老窑采空区一直是困扰煤矿安全生产的危险隐患，为了查清老窑破坏区边界，防止危险事故发生，利用矿井槽波地震反射探测技术对疑似采空区域进行远距离探测。通过对已知采空区进行槽波试验，分析出槽波对采空区反映的频谱特征，形成辨识采空区边界范围的判断依据，然后有针对性地探测疑似区域。研究结果表明:山西省河东煤田双柳矿3（4）号煤层槽波的频散特征明显，正常煤体的槽波主频集中于100~200 Hz，速度在1 000 m/s左右；而采空区槽波能量微弱且不连续，横波的能量超过槽波，整体杂乱无章；采空区槽波主频区间较正常煤体略高，速度略低