一種基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，屬于應(yīng)用地球物理與 采礦工程相互交叉的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 瓦斯是由煤化作用形成的賦存于煤層中以甲烷為主的混合氣體。煤與瓦斯突出是 指煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，從煤層、巖層及采空區(qū)放出的各種有害氣體在工作面上富集并涌出，從 而引起瓦斯爆炸的煤礦災(zāi)害。
[0003] 中國(guó)46%的煤礦屬于高瓦斯礦井，瓦斯含量大，煤層透氣性低，開采前的瓦斯抽放 難度大，加之我國(guó)煤田構(gòu)造十分復(fù)雜、地應(yīng)力大，采掘時(shí)極易發(fā)生瓦斯突出現(xiàn)象。隨著礦井 開采深度的逐漸增加，我國(guó)發(fā)生煤與瓦斯突出災(zāi)害的次數(shù)和程度一直居高不下，已經(jīng)成為 導(dǎo)致煤礦特大惡性事故的頭號(hào)殺手。面對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的嚴(yán)峻形勢(shì)，深入研宄礦井和瓦斯 地質(zhì)賦存規(guī)律，為礦井安全生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)保障和科學(xué)依據(jù)刻不容緩。
[0004] 現(xiàn)行的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法包括基電磁輻射的預(yù)測(cè)方法、基于人工智能的預(yù)測(cè) 方法和基于地震探測(cè)的預(yù)測(cè)方法。其存在的主要問(wèn)題是：在煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)過(guò)程中， (1)僅僅考慮單一影響因素，而沒(méi)有同時(shí)考慮多個(gè)影響因素；（2)僅僅進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，沒(méi)有 進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。因此，利用目前的勘探手段無(wú)法獲得煤層瓦斯富集的分布規(guī)律，致使煤礦在 生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)法根據(jù)瓦斯分布情況制定有針對(duì)性的措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法， 該預(yù)測(cè)方法利用地震信息對(duì)煤與瓦斯突出進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，準(zhǔn)確且快速。
[0006] 本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于地震信息的煤與瓦斯 突出的預(yù)測(cè)方法，包括以下主要步驟：
[0007] (1)根據(jù)煤礦采區(qū)的礦井地質(zhì)條件，確定影響煤層瓦斯賦存與突出的主要地質(zhì)因 素；
[0008] (2)根據(jù)影響煤層瓦斯賦存與突出的各主要地質(zhì)因素分類準(zhǔn)則，對(duì)步驟⑴已經(jīng) 確定的主要地質(zhì)因素進(jìn)行量化結(jié)果分類；
[0009] (3)根據(jù)各個(gè)地質(zhì)因素對(duì)瓦斯突出的貢獻(xiàn)，確定主要地質(zhì)因素的權(quán)系數(shù)值；
[0010] ⑷利用綜合指數(shù)法引入瓦斯突出危險(xiǎn)系數(shù)G值的概念，則
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，其特征在于：包括w下主要步驟： (1) 根據(jù)煤礦采區(qū)的礦井地質(zhì)條件，確定影響煤層瓦斯賦存與突出的主要地質(zhì)因素； (2) 根據(jù)影響煤層瓦斯賦存與突出的各主要地質(zhì)因素分類準(zhǔn)則，對(duì)步驟（1)已經(jīng)確定 的主要地質(zhì)因素進(jìn)行量化結(jié)果分類； (3) 根據(jù)各個(gè)地質(zhì)因素對(duì)瓦斯突出的貢獻(xiàn)，確定主要地質(zhì)因素的權(quán)系數(shù)值； (4) 利用綜合指數(shù)法引入瓦斯突出危險(xiǎn)系數(shù)G值的概念，則
i為地 質(zhì)因素的分類數(shù)取值，即影響瓦斯突出的第i種地質(zhì)因素，n為整數(shù)，且n> 1 ;Gi為該地質(zhì) 因素在瓦斯突出過(guò)程中的危險(xiǎn)程度，是指該地質(zhì)因素對(duì)瓦斯突出的貢獻(xiàn)率； G-1 妨引入瓦斯突出危險(xiǎn)指數(shù)R值的概念，則J= ^― * 100% ， (6)W瓦斯突出危險(xiǎn)指數(shù)R值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)煤層瓦斯突出做出預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，其特征在于：在 步驟（4)中
且n=ll。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所 述影響煤與瓦斯突出的主要地質(zhì)因素包括：斷層及其它構(gòu)造分布；煤層埋藏深度；煤層傾 角和權(quán)曲；煤層厚度變化；煤層頂?shù)装鍘r性；煤層孔隙度；構(gòu)造煤的分布與厚度；煤層及頂 底板中裂隙的發(fā)育方向和密度；巖漿巖侵入煤層；水文地質(zhì)條件和地應(yīng)力場(chǎng)異常；對(duì)于任 何一個(gè)研究區(qū)域來(lái)說(shuō)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或者一個(gè)W上的上述因素。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，其特征在于：建 立一個(gè)評(píng)價(jià)體系對(duì)所述十一種主要的地質(zhì)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，該體系的建立方法為： (a)首先根據(jù)地震信息，即構(gòu)造和巖性解釋結(jié)果，將各因素分成=類：不利于瓦斯賦存 與突出的為I類；有利于瓦斯賦存與突出的為III類；對(duì)瓦斯賦存與突出的影響介于I類、 III類之間的為II類； 化）其次對(duì)單因素進(jìn)行分類、量化； (C)然后對(duì)多個(gè)因素進(jìn)行綜合分析； (d)最終用綜合評(píng)判方法對(duì)煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，其特 征在于；所述各主要地質(zhì)因素的權(quán)系數(shù)之和E 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，其特征在于： (1)利用地震屬性技術(shù)，提取煤層反射波的地震屬性值，并生成沿煤層的地震屬性切 片，結(jié)合構(gòu)造解釋成果，選取對(duì)構(gòu)造反應(yīng)明顯的地震屬性值，其中W能量類、相干類地震屬 性為主，作為"斷層及其它構(gòu)造分布"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)； 似利用數(shù)字化的鉆孔柱狀圖和煤層反射波的T。時(shí)間，進(jìn)行高精度的時(shí)深轉(zhuǎn)換可獲得 煤層底板深度值，作為"煤層埋藏深度"因素的評(píng)價(jià)指； (3)利用地震屬性技術(shù)，生成多種地震屬性體，再?gòu)牡卣饘傩泽w中計(jì)算沿煤層的傾角、 曲率屬性值，作為"煤層傾角和權(quán)曲"因素的評(píng)判指標(biāo)； (4) 利用聲波阻抗反演技術(shù)，獲得波阻抗數(shù)據(jù)體；根據(jù)波阻抗值的變化，按照地震層位 解釋方法計(jì)算煤層反射波頂、底板的旅行時(shí)間差；利用測(cè)井資料獲得的煤層厚度信息和煤 層反射波頂、底板的旅行時(shí)間差，計(jì)算煤層中地震波傳播速度，即層速度；利用時(shí)間深度轉(zhuǎn) 換公式h=八/2計(jì)算煤層厚度，作為"煤層厚度變化"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)； (5) 利用聲波阻抗反演技術(shù)，獲得波阻抗數(shù)據(jù)體，利用波阻抗反演切片的波阻抗值變 化，作為"煤層頂?shù)装鍘r性"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)； (6) 利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演技術(shù)，根據(jù)聲速測(cè)井和密度測(cè)井曲線，獲得孔隙度數(shù)據(jù)體， 利用煤層的孔隙度切片，作為"煤層孔隙度"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)； (7) 利用聲波阻抗反演（AI)和彈性波阻抗反演巧I)技術(shù)，獲得的AI反演數(shù)據(jù)體和EI 反演數(shù)據(jù)體；利用煤層的AI反演切片和EI反演切片，計(jì)算煤體結(jié)構(gòu)比例因子P值，對(duì)"構(gòu) 造煤的分布與厚度"因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，所述的構(gòu)造煤為煤層中的軟分層； (8) 利用各向異性技術(shù)，根據(jù)不同方位的多個(gè)地震屬性計(jì)算裂隙發(fā)育帶密度即B/A值 和方向<^，作為評(píng)價(jià)"煤層及頂?shù)装逯辛严兜陌l(fā)育方向和密度"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)； (9) 利用地震屬性技術(shù)，獲得煤層的譜分解切片和地震相分類圖；利用聲波阻抗反演 技術(shù)，獲得煤層的聲波阻抗切片；利用=種切片的綜合解釋結(jié)果，作為評(píng)價(jià)"巖漿巖侵入煤 層"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)； (10) 利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演技術(shù)，根據(jù)視電阻率測(cè)井曲線，獲得視電阻率數(shù)據(jù)體，利用 煤層的視電阻率切片，作為"水文地質(zhì)條件"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)； (11) 利用聲波時(shí)差及密度測(cè)井資料計(jì)算地層泊松比、彈性模量等力學(xué)參數(shù)后，間接預(yù) 測(cè)地應(yīng)力大小，作為"地應(yīng)力場(chǎng)異常"因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于地震信息的煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法，其包括以下步驟：根據(jù)煤礦采區(qū)的礦井地質(zhì)條件，確定影響煤層瓦斯賦存與突出的主要地質(zhì)因素；根據(jù)影響煤層瓦斯賦存與突出的各因素分類準(zhǔn)則對(duì)地質(zhì)因素進(jìn)行分類；根據(jù)各個(gè)地質(zhì)因素對(duì)瓦斯突出的貢獻(xiàn)，確定主要地質(zhì)因素的權(quán)系數(shù)ωi值；計(jì)算瓦斯突出危險(xiǎn)系數(shù)G值和瓦斯突出危險(xiǎn)指數(shù)R值；以瓦斯突出危險(xiǎn)指數(shù)R值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)煤層瓦斯突出做出預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。本發(fā)明將利用多種巖性地震方法對(duì)影響煤層瓦斯賦存和突出的主要地質(zhì)因素進(jìn)行量化，提出基于地震信息的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)方法；評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)與瓦斯突出相關(guān)的構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)和瓦斯富集區(qū)，為煤礦瓦斯突出預(yù)防提供重要的技術(shù)支撐。
【IPC分類】G06Q10-04
【公開號(hào)】CN104850897
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510088510
【發(fā)明人】崔若飛, 陳同俊, 崔大尉, 彭劉亞, 代琦
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年2月25日