煤礦瓦斯突出部位高分辨探測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用
彭蘇萍，長江學(xué)者特聘教授“煤炭資源與安全開采”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主中國礦業(yè)大學(xué)地質(zhì)與地球物理研究所所長
一、國外研究現(xiàn)狀 1二、研究方案及技術(shù)路線 1三、主要應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)用價(jià)值 3（一）瓦斯突出煤體結(jié)構(gòu)高分辨測(cè)井技術(shù) 31．瓦斯突出煤體結(jié)構(gòu)高分辨測(cè)井曲線特征提取 32.不同突出危險(xiǎn)程度煤體的測(cè)井響應(yīng) 4（二）礦井瓦斯富集部位的地震反演技術(shù) 51．實(shí)現(xiàn)高分辨率地震勘探 52．識(shí)別小斷層 53．預(yù)測(cè)煤層厚度 64．瓦斯及突出煤層的反演技術(shù) 7（三）三維三分量地震探測(cè)煤礦瓦斯富集部位的技術(shù) 8（四）探測(cè)瓦斯富集區(qū)的AVO技術(shù) 11四、結(jié)論 18
我國層賦存地質(zhì)條件復(fù)雜多變，瓦斯分布不均，重大瓦斯災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生。瓦斯重大事故頻發(fā)的原因，除有些是安全管理不到位外，更主要與近十多年來我國煤礦隨開采深度增加瓦斯含量急劇增加有密切關(guān)系。開采深度的加大和開采規(guī)模的提高導(dǎo)致開采條件更趨復(fù)雜，而研究人員還習(xí)慣于應(yīng)用淺部開采條件下的瓦斯地質(zhì)作用特征和規(guī)律來指導(dǎo)深部開采地質(zhì)狀況下的瓦斯治理，還主要采用基于礦井通風(fēng)的煤礦瓦斯安全理論及技術(shù)，因此難以適應(yīng)當(dāng)前煤礦安全高效生產(chǎn)的迫切需求。實(shí)踐證明，當(dāng)前煤礦瓦斯治理需要從全局出發(fā)，進(jìn)行綜合預(yù)防和治理，其中有效的方法是在在掌握煤層中瓦斯和構(gòu)造煤賦存規(guī)律的基礎(chǔ)上，在煤礦開采前對(duì)瓦斯進(jìn)行有效超前預(yù)抽，降低瓦斯?jié)舛龋覀兡壳皩?duì)瓦斯的賦存特征和分布規(guī)律掌握很少，還沒有找到探測(cè)和預(yù)測(cè)瓦斯富集和突出部位的有效方法和手段。因此迫切需要探索在深部開采地質(zhì)條件下，開采煤層圍巖巖體地質(zhì)結(jié)構(gòu)與瓦斯富集的關(guān)系，深入研究探索瓦斯富集和瓦斯突出災(zāi)害源準(zhǔn)確探測(cè)和預(yù)測(cè)的方法和技術(shù)。一、國外研究現(xiàn)狀世界一些主要產(chǎn)煤大國如英、德、法、前蘇聯(lián)、美國、澳大利亞和南非等國家，在煤礦瓦斯探測(cè)和預(yù)測(cè)方面作了大量工作。在美國，目前主要采用地面地震探測(cè)技術(shù)來預(yù)測(cè)瓦斯富集部位，用地面抽排技術(shù)來降低礦井瓦斯?jié)舛?。最成功的例子是美國西達(dá)山（Cedar Hill）礦區(qū)瓦斯地面抽放工程。該區(qū)為一單斜盆地，含7個(gè)煤組，煤層厚度大，連續(xù)性好。因此，首先通過三維地震勘探等查明礦區(qū)瓦斯分布范圍，確定分布區(qū)域中瓦斯富集部位。然后在富集部位進(jìn)行地面抽放，使煤層中瓦斯含量大大減少。前蘇聯(lián)地區(qū)的地質(zhì)學(xué)家則更重視利用各類地質(zhì)參數(shù)和煤的物理、化學(xué)特征來預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)瓦斯變化；德國在魯爾礦區(qū)采用橫波地震構(gòu)造綜合探測(cè)技術(shù)和沿煤層水平鉆探探測(cè)和預(yù)測(cè)瓦斯的富集部位和煤礦開采前的瓦斯抽排，并認(rèn)為橫波地震探測(cè)瓦斯是最具前景的方法；澳大利亞主要應(yīng)用沿煤層鉆探、橫波地震、地面地震及地震填圖等手段預(yù)測(cè)工作面災(zāi)害事故。二、研究方案及技術(shù)路線 近年來，我們?cè)诨茨系V業(yè)集團(tuán)等企業(yè)的大力支持下，對(duì)煤層中瓦斯富集特征和富集規(guī)律進(jìn)行了大量分析與研究，開發(fā)了準(zhǔn)確探測(cè)精細(xì)地質(zhì)構(gòu)造、煤層及其特征、頂?shù)装鍘r性、煤和瓦斯突出區(qū)域預(yù)測(cè)的三維地震勘探技術(shù)體系及其資料處理與解釋軟件，初步建立了探測(cè)瓦斯富集部位的地震地質(zhì)方法。具體采用的研究流程如圖1所示：1）在鉆孔測(cè)井資料、煤樣分析結(jié)果與測(cè)井資料之間能夠建立明顯定量統(tǒng)計(jì)結(jié)果的地區(qū)，采用多地震屬性定量人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，定量預(yù)測(cè)目的層的瓦斯含量。即將計(jì)算的目的層瓦斯含量曲線與井旁道地震屬性進(jìn)行相關(guān)分析篩選，利用地球物理反演技術(shù)及地震多屬性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)直接預(yù)瓦斯含量，得到瓦斯含量三維數(shù)據(jù)體，進(jìn)而預(yù)測(cè)瓦斯富集帶；2）對(duì)鉆孔比較稀少、尚未建立瓦斯含量與測(cè)井資料之間定量關(guān)系的三維地震勘探工區(qū)，可以利用地震波形分類技術(shù)。即在精細(xì)解釋基礎(chǔ)上，對(duì)煤層附近的地震道進(jìn)行波形分類，并與已知鉆孔瓦斯含量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，
                

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