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文档简介
瓦斯灾害防治技术内部学习资料 提纲 2 一 我国煤矿采区三维地震勘探技术现状及其对瓦斯灾害预测的贡献二 绪言三 瓦斯突出煤体结构高分辨测井技术四 矿井瓦斯突出部位预测的地震反演技术五 精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术六 瓦斯富集区预测的地震振幅变化判别技术七 瓦斯富集区综合地震预测方法 煤矿三维地震勘探可查明 5 7米的褶曲和断层 在淮南等地可基本查明落差3米的断层及直径 20米的陷落柱 对煤层厚度预测误差 5 煤层形态控制的深度误差 1 5 煤矿开挖结果证明 查明的断层 陷落柱等的吻合率在淮南 永城 89 在其他地区 78 以上 超过英国500米深度查明落差 8米以上的断层的水平 我国煤矿采区三维地震勘探技术现状及其对瓦斯灾害预测的贡献 三维地震探测技术体系的建立和大规模推广 为我国煤炭工业的高速发展作出了巨大贡献 自1995年 由中国矿业大学和中国煤炭地质总局系统在淮南矿区开展煤矿采区三维地震勘探以来 经过十年的奋斗 实现了 绪言 含煤地层各向异性强 传统地质方法很难对煤矿瓦斯富集区块进行有效预测 煤矿瓦斯作为吸附气体 不能借用常规的天然气探测理论与技术 煤矿瓦斯突出部位如何进行高精度预测是一个前人未解决的技术难题 关键科学问题 必须根据中国煤地质特征 建立起我国煤矿瓦斯灾害源探测的地球物理识别和预测方法 煤矿瓦斯是影响中国煤矿安全的重要因素 如何准确预测瓦斯富集区域 煤与瓦斯突出部位至关重要 1 地震探测精确度高 通过努力能够查明落差3 5m的小断层和小褶皱 2 地震探测信息量大 地震探测横向连续性好 采样间距小 能够识别顶板岩性 煤层厚度 煤体滑脱面 构造煤发育区 吸附态瓦斯富集部位等瓦斯地质指标 3 地震探测整体性强 得到的是三维数据体的空间形态 地震结合测井垂向分辨率高 地质结合测井可靠性高 4 地震探测能够直接得到吸附瓦斯富集的部位 并对断层附近的游离瓦斯有明显反应 我国95 的煤矿是地下开采 煤层赋存地质条件复杂 瓦斯分布不均 对煤矿安全开采造成严重威胁 对瓦斯突出灾害源高精度预测是瓦斯综合防治的关键技术 地震勘探是最有效的手段 绪言 绪言 依据基于模型的地震反演方法 研究了煤层结构及其顶底板岩性的精细描述方法 反演出国内外首张煤层精细结构图 使煤层横向预测的精度大大提高 研究了不同煤体结构的地球物理测井响应和含煤岩系岩石物性响应 采用地质 测井 地震探测等多手段 开展了对煤层厚度 结构精确描述的系统研究 绪言 同时还针对煤矿瓦斯作为吸附气体 难以直接确定煤矿瓦斯的确切数量的现实 重点研究煤层厚度 煤层结构 煤层中裂隙的地球物理特征和识别方法 希望 煤矿瓦斯测井响应 多波地震响应和AVO响应特征 多波地震的采集 处理 解释 反演和预测方法 建立煤矿瓦斯藏多波多分量地震勘探理论基础和技术体系形成不同煤体地震振幅随偏移距变化 AVO 的反演方法建立地震多属性预测煤矿瓦斯富集区块的方法 重点研究内容 地层 石炭二叠纪煤系煤层 上石盒子组13 1煤层 位置 淮南煤田构造 淮南复式向斜 以淮南煤田为靶区 对瓦斯富集与突出部位进行了详细研究 绪言 完成的实际工作量 主要工作量集中在资料采集和系统开发与应用两个方面课题目前作了大量的研究任务 200口89块1口42km27km15km21套1套1套1套5份 绪言 瓦斯突出煤体结构高分辨测井技术矿井瓦斯突出部位预测的地震反演技术精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术瓦斯富集区预测的地震振幅变化判别技术瓦斯富集区综合地震预测方法 通过十年的艰苦奋斗和探索 初步摸索到瓦斯在地球物理探测中的响应特征 并实现了关键技术的突破 绪言 瓦斯突出煤体结构的测井曲线特征 高视电阻率高伽玛伽玛高自然电位 低声波速度低自然伽玛 对144个钻孔的测井资料进行分析构造煤测井曲线具有 三高二低 的特点 1 瓦斯突出煤体结构高分辨测井技术 不同突出危险程度煤体的测井响应特征 1 瓦斯突出煤体结构高分辨测井技术 国内外普遍采用的声波反演技术 但煤田勘探的测井工作 主要是人工伽玛曲线 我们独创性地利用人工伽玛曲线约束 反演出伽玛数据体并很好地反映出煤层的分布范围及其厚度 并能精细解释断层和裂缝发育带 2 瓦斯突出部位预测的地震探测与反演技术 地震 测井联合属性分析识别煤层宏观结构 13 1煤层 构造煤 Inline309局部放大图 煤层及构造煤预测剖面图 滑脱面 Inline252局部放大图 煤层及构造煤预测剖面图 3 精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术 高分辨率三维P波地震勘探可以解决主要的构造问题 但在解决裂缝 岩性及其中所含流体方面能力有限 转换波能够为我们提供关于岩性 流体及裂缝发育程度等方面的信息 自1996年以来 中国矿业大学 北京 积极开展瓦斯三维三分量地震探测技术研究采集方面 在不同地区 采用不同的采集方法 采集了11块三维三分量地震资料 处理方面 研究和开发了具有自主产权的煤田三维三分量地震处理软件 取得了初步成果 解释方面 研究和开发了地震多属性分析技术 充分利用了煤田3D 3C采区钻孔资料多 易于验证的特点 初步形成了纵横波联合解释的方法和体系 含裂隙煤层的多波地震响应 含直立裂隙煤层地质模型 多波响应 3 精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术 偏振方向与裂隙走向平行地面接收的转换波均为快横波 测线与裂隙走向平行 测线与裂隙走向垂直 测线与裂隙走向斜交 测线与裂隙走向斜交 偏振方向与裂隙走向垂直x与z分量的转换波均为慢横波 测线方向与裂隙走向斜交煤层发生横波分裂y分量中存在转换波三个分量中即包含快横波又包含慢横波 3 精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术 三分量地震处理系统 核心 基础理论和方法研究成果平台 当前地震成熟软件系统系统 独立知识产权适用性 二维和三维模块数 二维31个 三维46个作用 填补国内煤矿瓦斯处理软件空白 3 精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术 煤田三分量地震资料的处理 快慢波剖面 快慢波处理 3 精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术 煤田三分量地震资料的处理 棒状线的方向代表快波偏振方向棒状线的长短代表着快慢波时差 快波方位与快慢波时差 快慢波时差等值线 3 精确探测瓦斯富集部位的三维三分量地震探测技术 煤层节理裂隙发育 单位体积的煤表面积大 则吸附态的瓦斯的能力大 而节理裂隙发育的煤层的泊松比增大 煤层与顶板 底板的泊松比差发生变化 这种泊松比差的变化引起振幅随偏移距的变化 使用地震振幅探测瓦斯就是利用振幅信息寻找煤层中的节理裂隙密集带 即构造煤发育区 4 瓦斯富集区预测的地震振幅变化判别技术 利用地震振幅变化判别瓦斯富集的原理 不同煤体的AVO响应 煤层顶界面AVO响应 无论是砂岩顶板还是页泥岩顶板 软分层AVO特征比较突出 这对于使用AVO技术预测瓦斯富集是有利的 是本次模型正演的一个积极成果 不同煤体的AVO模型 砂岩 原生煤泥岩 原生煤 砂岩 构造煤泥岩 构造煤 4 瓦斯富集区预测的地震振幅变化判别技术 瓦斯突出煤层与非突出煤层的AVO响应 瓦斯突出点附近 非瓦斯突出点附近 非突出煤层的地震振幅随着偏移距的增大呈上升趋势 瓦斯突出煤层地震振幅随偏移距的增大呈下降趋势 4 瓦斯富集区预测的地震振幅变化判别技术 03 18 16 1 25 煤田地震资料精细解释 AVO三参数反演技术 提出了一种新的三参数AVO反演方法 能直接反演 K和 三个弹性参数 用来预测瓦斯的突出部位 密度图 瓦斯突出部位的密度小 瓦斯突出点 剪切模量图 瓦斯突出部位的剪切模量小 瓦斯突出点 4 瓦斯富集区预测的地震振幅变化判别技术 根据三参数AVO反演结果预测 预测依据 瓦斯突出煤层地震响应为 密度减小 剪切模量和体积模量减小预测方法 瓦斯突出区可通过预测低密度和 或 低剪切模量 低弹性模量区域来实现 4 瓦斯富集区预测的地震振幅变化判别技术 根据快慢波时差预测 预测依据 含裂
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