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。     

三维地震勘探技术在新疆某矿区煤层露头预测中的应用

为详细分析新疆某矿区的煤层露头情况，采用三维地震勘探方法进行煤层露头预测。利用先进的数字地震仪器设备采集野外资料，根据“高信噪比、高分辨率、高保真度”的原则进行了资料处理。根据煤层底板发育的反射波与新生界底界面不整合面的相交位置，并结合地震反演剖面进行煤层露头信息解译，解译结果得到了钻探结果的有效验证。研究表明：利用三维地震勘探技术在该矿区进行煤层露头预测具有可行性。     

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。     

煤层瓦斯富集区时频域低频阴影检测

为了研究地震波在含气地层传播过程中地震波能量衰减、波形变化、横向连续性的变化等特征,实现三维地震资料瞬时谱分解,检测瓦斯富集区的低频阴影特征,在已有煤矿实际地质资料分析基础上,构建了具有代表性的煤层瓦斯富集区地质模型。通过黏弹性地震波动方程正演数值模拟获得了模拟地震记录剖面,并借助于S变换实施了地震剖面时频分析,获得了不同频率成分的处理结果。对比分析结果表明:横向上,煤层瓦斯富集区较原生煤反射振幅更强,且煤层底面反射同相轴整体下拉,瞬时频率降低,具有低Q值的瓦斯富集区地震波高频能量衰减严重,低频成分衰减慢,低频(30 Hz)瞬时剖面中对应瓦斯富集区下方表现为强能量团,当频率增加到60 Hz及以上,瓦斯富集区能量明显低于低频瞬时剖面中对应位置的能量,呈现出明显的"低频阴影"现象。选取核桃峪矿区实测三维地震资料实施时频分析处理,并重点针对8号煤层的地震反射特征和时频谱属性进行对比分析,结果表明煤层瓦斯富集区具有与正演模拟结果完全一致的"低频阴影"特征。利用"低频阴影"不仅能预测煤层瓦斯富集区,而且可以刻画富集区的边界和空间展布,减小三维地震勘探资料预测煤层瓦斯富集区的多解性;经后期实际钻采结果验证,结果吻合较好,证明了利用"低频阴影"检测瓦斯富集区的可行性。     

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。     

三维地震勘探在山西原平盘道煤矿的应用

针对山西原平盘道煤矿勘探区地形条件复杂、煤层埋深浅、部分地区黄土覆盖、部分地区基岩出露等三维地震勘探不利因素多的特点,采用了小炮距、小道距、高覆盖次数宽频带接收的三维观测系统,数据处理时采用地表一致性振幅补偿、初至折射静校正等手段最大限度提高资料分辨率。通过本次勘探进一步查明了测区内主要可采煤层的赋存形态和深度,共解释断层31条,未发现地质异常体。     

全数字高密度三维地震勘探中地震属性预测煤层厚度的应用

地震勘探的综合属性分析是解决煤层厚度预测的有效手段,全数字高密度三维地震勘探通过小面元、宽方位角、高覆盖次数和数字检波器全频接受等优势,能够采集到质量全面提高的原始资料,针对性处理后得到“高分辨率、高信噪比、高保真度”的三维数据体。结合淮北某矿区实例介绍了全数字高密度三维地震中地震属性预测煤层厚度的应用。经过地震属性的提取、标准化、优化以及地质转化后,得到了包括振幅类属性、频率类属性、相位类属性、谱统计类属性等在内的6种地震属性,6种属性经过多元回归计算得到区内煤厚变化。预测煤厚与钻孔煤厚的交汇情况显示,煤厚预测效果较好。     

Prediction and control of rock burst of coal seam contacting gas in deep mining

By analyzing the characteristics and the production mechanism of rock burst that goes with abnormal gas emission in deep coal seams, the essential method of eliminating abnormal gas emission by eliminating the occurrence of rock burst or depressing the magnitude of rock burst was considered. The No.237 working face was selected as the typical working face contacting gas in deep mining; aimed at this working face, a system of rock burst prediction and control for coal seam contacting gas in deep mining was established. This system includes three parts: ① regional prediction of rock burst hazard before mining, ② local prediction of rock burst hazard during mining, and ③ rock burs control. Supported by the National Natural Science Foundation (Instrument) of China (50427401), the National High Technology Research and Development Program of China(2006AA06Z119); the National Key Technology R&D Program in 11th Five Years Plan of China (2007BA29B01); the New Century Excellent Talents in University (NCET-06-0477)     

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。     

“两硬”条件下冲击地压微震信号特征及前兆识别

结合微震监测数据,对大同忻州窑矿8935“两硬”条件工作面回采过程中发生的冲击现象进行分析;从微震事件震源定位、能级与频次关系以及冲击前微震信号频谱演化规律等方面讨论了该工作面冲击地压机理及前兆信息特征。研究表明：8935工作面冲击地压为坚硬顶板破断诱发煤柱区域积聚能量的突然释放所致;冲击震源多在工作面超前50 m范围内沿采空区煤柱侧,且主要集中在坚硬顶板断裂后发生压缩、反弹的空间区域;冲击地压前微震事件频次、能量、微震信号 b 值及主频均呈下降趋势。冲击地压前微震频谱主要集中在5~60 Hz,微震主频急剧降低和幅值明显升高可视为冲击前兆特征之一。     

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。     

构造煤的地震可识别性特征

为了研究构造煤的地震特征及可识别性,根据常温常压条件下超声测量所揭示的原生结构煤与构造煤的弹性特征,建立了3种典型的煤层夹构造煤地震地质模型;利用反射率法计算了这3种模型的PP波与PS波地震响应;在不同频率下对比分析了构造煤所处位置及厚度大小对煤层反射的影响及其AVO特征。结果发现:构造煤夹层的存在使煤层反射系数增大;频率越低、构造煤厚度越大,增加的倍数越高;相同条件下PP波反射系数的增幅高于PS波;在低频情况下,构造煤在煤层中的空间位置变化在煤层反射的相位上存在异常。从而从理论上证明利用现有的纵波地震反演技术,理论上可以预测构造煤的存在;PS波信息的加入有助于提高单纯PP波预测的精度,尤其对构造煤空间位置的确定,PS波相位具有优于PP波的敏感性。     

Technique and experiment of active direct gas pressure measurement in coal roadway

An active measurement method and its principle was introduced considering the low success rate, special difficulty, and long measurement time of the direct gas pressure measurement currently used in coal roadways. The technology of drilling, borehole sealing depth, borehole sealing length, sealing control of the measuring process, compensatory computation of gas loss quantity and other key techniques were discussed. Finally, based on the latest instrument the authors developed, a series of experiments of direct gas pressure measurement in the coal roadways of the Jincheng and Tongchuan mine district, were carried out. The experimental results show that active gas pressure measurement technique has advantages as follows: (1) the application scope of direct gas pressure measurement technique is wide and it does not have the restriction of coal hardness, coal seam fissure and other conditions; (2) the measured results are credible, which can be tested by the same gas pressure value acquired from a different borehole in the same place; (3) the measurement process is convenient and quick, it takes about 2 to 3 days to acquire the gas pressure value in a coal seam. Supported by National Basic Research Program of China (2005cb221504); National Key Technologies R & D Program of China (2006BAK03B01)     

基于测井约束的煤田物性参数反演

煤层的物性参数反演是煤田地震勘探的重要技术手段,用于指导煤炭资源的生产与开发。该方法使用地震数据预测煤层物性特征,并刻画煤层的空间变化。但是常规煤层物性参数反演方法因缺乏高低频信息,降低了煤层反演精度。为了提高煤层物性参数反演精度,将测井数据用于地震数据反演方法,提出了基于测井约束的煤层物性参数反演方法。以准噶尔盆地为研究对象,利用实际地震数据和测井数据对反演方法进行应用分析。实际地震数据应用结果表明,基于测井约束的煤田物性反演方法能够取得较好的反演效果。     

Effective wave identification and interference analysis of the seismic reflection method in mines

Through discussion of the time-distance curve characteristics of the direct wave and from the front, side and rear of the reflection waves of the seismic reflection method for advanced exploration in mines, and analysis of several major interference waves in mines, the differences in time-distance curve, frequency, apparent velocity between the effective wave and interference wave in the seismic reflection method for advanced exploration are obtained. According to the differences, the effective wave is extracted and the interference wave is filtered and the system’s precision and accuracy is improved. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50375026); the National Basic Research Program of China (2005cb221500); the National Key Technology R&D Program (2006BAK03B01); the National Natural Science Foundation Key Program (50534080)     

基于AVO反演技术的煤层含气量预测

为预测煤层气含气量,结合山西寺河煤矿实际资料,在分析不同含气量AVO异常特征的基础上,通过反演得到AVO属性,建立多地震属性与含气量之间的相关关系,从而获得煤层含气量分布。对于含气量不同的钻井,高含气量的煤层一般能形成较强的AVO异常,低含气量的煤层AVO异常很小。基于截距和梯度属性,可获得纵波阻抗、横波阻抗、极化参数、密度和伪泊松比等地震属性。地震属性与煤层含气量之间具有相关性,其中截距、纵波速度、纵波阻抗、横波阻抗、极化参数、密度、伪泊松比等属性与含气量具有较大相关性。研究表明,井孔处煤层含气量预测结果与实测瓦斯含量预测误差低,吻合性好,表明基于AVO反演技术预测煤层含气量是一种可行的方法。     

槽波地震勘探延时校正技术的研发与应用

地质构造透明化是我国煤矿智能化开采的基础。随着矿井物探技术的发展,槽波地震勘探备受关注,其中,槽波速度分析是主要处理方法之一。但是,矿用雷管的不确定延迟误差严重影响地震数据初至,如果槽波旅行时拾取出现偏差,极易造成探测结果偏移、误探、漏探。从硬件研发和软件改进两方面开展槽波地震勘探延时校正技术以及延时校正套筒的研发,实现了槽波探测设备与锚杆的对接,可逐炮采集雷管的延迟误差;延时校正流程的改进,实现了逐炮采集到雷管延迟误差在处理软件中的加载和应用。研究应用表明,延时校正技术可有效提高槽波探测准确率,对回采工作面内地质构造的位置圈定和解释具有重要意义。     

陕北煤田地震数据处理技术初探

在陕北煤田地震勘探中,由于地表沟梁纵横、表层黄土厚度纵横向变化大,激发与接收条件的一致性较差,致使地震波场的高频成分吸收衰减严重,振幅和频率横向变化较大,总体波场的信噪比和分辨率不高。因此,在全频带且相对较高信噪比采集数据的基础上,应用合理有效的非一致性处理、静校正处理、展宽频带处理及去噪处理等技术,可提高煤田地震勘探成果的精度和可靠性,为煤系地层的正确对比追踪及煤层厚度的定量描述奠定基础。     

利用地震属性技术解释煤层冲刷变薄带

济二煤矿123上02工作面3上煤层存在冲刷变薄现象,影响到3上煤层巷道掘进工程。利用3上煤层反射波的振幅和波形信息地震属性技术对煤层冲刷变薄范围进行了研究。研究结果表明,利用多种地震属性,能够准确圈定3上煤层冲刷变薄带的分布范围,为煤矿高效稳产提供了地质保障。     

三维地震勘探技术在宁夏任家庄煤矿的应用

勘查区共完成三维地震勘探试验物理点132个,收集了4组反射波,通过反射波组研究,解译了煤层深度及起伏形态和断层分布。控制了波幅大于5 m的褶曲,主要为三道沟背斜和黄草沟向斜;查明了三煤、五煤和九煤落差≥5 m的断层,并对落差3～5 m的断点尽可能进行了解释,全区共解释断层29条,新发现断层23条。控制了新生界厚度,为130～240 m,自西南向东、北逐渐变厚。查明了煤层的底板形态,总体为走向近SN、倾向E的单斜。控制了煤层的底板标高（+400～+1 090 m）。未发现其他地质异常现象。