利用地震波能量属性预测矿井瓦斯富集区

构造煤的发育易形成瓦斯突出危险区,因此查明构造煤赋存范围可有效预防瓦斯突出。根据研究区的地质条件,建立构造煤发育地质模型。地震属性分析结果表明,构造煤在主频、低频、振幅和相位等属性方面具有明显异常。以研究区3号煤层为例,在频谱分解的基础上提取不同频率成分的地震波能量属性,发现煤层气(瓦斯)富集区的地震波能量具有在低频范围内值较大、高频范围内值较小的特性。根据矿方巷道抽取瓦斯得到的数据,证实纵横波速度与瓦斯富集呈负相关关系。     

基于频谱分析技术预测煤与瓦斯突出带

构造煤与煤与瓦斯突出密切相关,根据构造煤地质特点构建地质模型,依据黏-弹性介质中地震波场吸收衰减理论进行模拟正演。结果表明,构造煤导致高频地震信号衰减,产生频率、振幅等异常。研究区小波傅立叶变换分频解释技术显示:无论是原生煤还是构造煤,其频谱分解技术都可使反射波频率得到拓宽,但其在不同频率上表现出明显差异,且构造煤反射波高频成分衰减强烈;另外煤层厚度的增大,将导致反射波高频成分减少,低频成分增加。通过对研究区过井连线(inline2177)8煤层的频谱分解数据体的解释,确定了构造煤发育区与原生煤(或构造煤欠发育区)范围。根据与钻孔数据的对比,认为8煤层频谱分解的扫描频率在60~70Hz时,其低频分布区域与构造煤范围高度吻合。     

井约束下的三维地震波阻抗反演识别构造煤发育区

煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产的重要地质因素,而"构造煤"的发育是煤与瓦斯突出的一个必要条件。如何识别"构造煤"分布范围对于采取煤与瓦斯突出防治措施尤为重要。淮北芦岭煤矿Ⅲ102、Ⅲ106采区构造发育,煤层破坏严重,煤与瓦斯突出的危害较大。该区的测井资料表明,其构造煤在波速、密度方面与原生结构煤均有较大差异,因此波阻抗有利于确定构造煤的分布范围。通过对研究区的地震数据进行井约束下的波阻抗反演,得到初始波阻抗体,并对其低频信息进行多次迭代反演,得到最终反演波阻抗体。通过对比解释研究区过井波阻抗反演时间剖面、8煤层反射波能量最大值及±10ms时窗的阻抗幅均方根平面图,有效划分出区内构造煤、原生结构煤及其过渡区。     

焦作矿区二_1煤储层物性特征及其对煤与瓦斯突出的影响

焦作矿区的构造煤发育,煤与瓦斯突出严重。基于研究区构造煤物性特征、分布及煤体结构等对煤与瓦斯突出的影响进行了探讨。认为区内二1煤层的煤体结构类型主要为破坏轻微的原生结构煤和破坏严重的糜棱煤,且两者呈分层出现;二1煤的微孔发育,煤体吸附能力强,加之软硬分层的纵向组合关系,煤体强度减弱,渗透性变差,导致瓦斯向顶底板运移难度增大,利于形成高能瓦斯富集带,增加突出的危险性;区域上构造煤分布影响着瓦斯突出的区域分布,局部构造煤分层厚度的突然增加也会增大突出的可能性。     

常村煤矿3~#煤层煤与瓦斯突出危险区地球物理预测方法

国内煤与瓦斯突出矿井的瓦斯地质调查与研究成果表明:构造煤的存在是瓦斯富集及产生煤与瓦斯突出的一个必要条件。山西潞安常村煤矿就属高瓦斯矿井,其煤层瓦斯的富集具有较大的致灾性,对煤矿安全生产构成严重威胁。根据该矿区的地质、钻孔资料,运用电阻率测井联合地震反演技术及叠前AVO技术,综合测区内构造煤发育与煤层瓦斯富集的地球物理响应特征,对测区煤与瓦斯突出危险区进行预测。结果表明:1煤与瓦斯突出危险区主要分布在老军庄向斜、姬村向斜及背向斜结合部位,与构造煤范围一致;2构造煤主要受控于应力集中带;3电阻率测井对构造煤反应敏感,应用电阻率反演技术预测构造煤分布特征结果较可靠。     

潘一矿煤体结构特征及其在煤和瓦斯突出预测中的应用

煤体结构是煤与瓦斯突出的主要因素之一。利用钻孔测井曲线特征并结合矿井地质构造成果,对淮南潘一矿8煤层煤体结构特征及其构造煤发育规律进行了研究。研究表明该矿区8煤层构造煤发育,其厚度大于该煤层厚度20％的点数占一半以上,因其顶、底板围岩封闭性良好,有利于瓦斯聚集,易在采动条件下发生煤与瓦斯突出,确认为该区煤与瓦斯突出的重点煤层。依据瓦斯始突深度、构造煤分层厚度大于0．5m的分布范围、大中型断层位置及矿井突出资料,在F4断层组的两侧分别圈出了煤与瓦斯突出的危险区和威胁区。     

概率神经网络在地震岩性反演中的应用

卧龙湖煤矿北二采区岩浆岩侵入8煤层的现象较为严重,同时该区煤层中构造煤比较发育,瓦斯富集问题较为突出。利用三维地震资料、测井曲线进行约束反演得到的波阻抗作为外部属性,并使用step-wise属性选择法确定合适数目的地震属性,利用概率神经网络技术(PNN)对该区进行孔隙度预测反演。孔隙度反演结果与波阻抗反演结果的对比表明:孔隙度较波阻抗对于识别瓦斯富集带具有更高的分辨能力;概率神经网络具有高稳定性、计算精度高等特点,可作为研究构造煤发育和瓦斯赋存的有效手段。      

构造煤研究现状及展望

研究表明,弱变形脆性系列构造煤发育区往往是煤层气开发的有利区,而韧性变形的糜棱煤分布区则是矿井瓦斯突出的危险地带。因此,面向煤层气勘探与开发和瓦斯突出预测与评价是学科领域亟待解决的关键科学问题及技术难题,构造煤的研究日益受到人们的高度重视。较为系统地阐述了构造煤的概念与分类,不同类型构造煤的变形特征、孔—裂隙结构和化学结构研究方面的主要进展,指出构造煤韧性变形机制研究还十分薄弱,是有待深入研究的关键科学问题;煤变形过程中元素的迁移与聚集的构造—地球化学过程是值得探讨的新领域,有可能通过应力敏感元素的提炼,揭示其在不同应力—应变环境和不同类型构造煤中的分布和演化规律,从而成为构造煤分布和瓦斯突出具有指示意义的预测指标;不同类型构造煤和瓦斯富集区的地球物理响应特征及探测理论和解释方法研究应为未来重要的发展方向。     

地震微相识别构造软煤技术研究——以晋城寺家庄矿15号煤层为例

构造软煤的存在是发生煤与瓦斯突出事故的主要因素。为了研究构造软煤的地震识别方法,以寺家庄矿15号煤层为例,将地震资料90相移处理技术和地震微相识别技术相结合,精细预测区内构造软煤分布。经90相移处理技术后的地震剖面,其构造软煤的反射波具有平均瞬时振幅明显变弱、中心频率明显变小、平均瞬时频率明显变弱、频带宽度明显变小等特征。对经90相移技术处理的数据体进行神经网络技术处理得到地震微相分析成果图。成果图表明:研究区构造软煤主要发育于研究区西部、东南部与中部断层附近。解释成果符合构造软煤发育的地质规律,并已被矿井采掘揭露资料验证。     

地震纵波技术预测煤层瓦斯富集区的探讨与实践

基于国内外煤层瓦斯富集的岩石物理及地球物理响应的研究成果,提出了以煤层反射波振幅、频率及衰减等动力学特征变化为主要研究对象的地震纵波预测技术方案;探讨了利用叠后Gamma拟合声波约束反演、频谱分解属性分析和叠前AVO反演、弹性阻抗反演等纵波技术预测煤层瓦斯富集性的理论依据及实现方法。上述技术在沁水盆地进行了预测尝试,其获得的含气性预测成果与探井实测的瓦斯富集情况基本吻合,初步证明了上述纵波预测技术方法在开展煤层瓦斯富集区研究方面的可行性和有效性。     

构造应力场与煤及瓦斯突出的关系

地质构造对煤与瓦斯突出具有明显的控制作用,以往多是定性的分析和统计研究。通过构造应力场理论及相似模拟实验,分析了构造应力场与煤及瓦斯突出的关系。对相似实验结果进行对比分析,结合煤及瓦斯突出与褶曲构造展布关系实例,研究了褶曲构造不同部位应力分布特征及其对瓦斯突出的控制作用。结果显示:背斜翼部挤压区和转折区是煤及瓦斯突出的最危险地带;背斜轴部区一般不会出现严重的煤及瓦斯突出。      

山西沁水盆地樊庄区块煤层气高产区预测

准确预测煤层气高产区是降低工程投资风险的重要保障。以沁水盆地樊庄区块部分煤层气垂直井的勘探开发资料为基础,根据煤层气富集的影响因素建立了煤层气富集评价指标体系,应用多层次模糊综合评价法把研究区划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三种富集类型。根据构造曲率的基本原理,结合研究区资料,建立了采用构造曲率来预测渗透率的方法,并根据构造曲率与煤储层渗透率的关系识别出高渗区。运用指标法将富集区与高渗区耦合,实现了樊庄区块高产区的预测。已有生产资料表明,应用此方法进行高产区预测是可行的。     

豫西告成煤矿滑动构造区瓦斯赋存特征

地质构造是煤与瓦斯突出的控制因素,豫西煤田中滑动构造普遍发育。运用区域构造演化、瓦斯赋存构造逐级控制理论,在系统分析煤田地质勘探和矿井揭露的瓦斯地质资料的基础上,研究了告成煤矿滑动构造的形成机制及其对煤系、煤层和瓦斯赋存的控制作用。告成煤矿位于芦店滑动构造的西部,受两期滑动构造的影响,煤层厚度变化剧烈,构造煤成层发育,煤层顶板结构形成了张性角砾岩、断层泥和张性角砾岩复合、原生顶板(深灰色细砂岩)、剪切角砾岩4种破坏类型,控制着瓦斯逸散、富集和煤与瓦斯区域突出危险性的分布。      

地质因素对土城矿瓦斯赋存的控制作用

根据矿区大地构造位置、构造演化和区域构造应力场的特点,分析了土城矿构造特征及其对煤层瓦斯的控制作用,发现土城矿处于盘江矿区“三角形弧系”构造应力场作用下的强变形区内,发育的NE向、NW向断裂构造是矿井瓦斯赋存和构造煤发育的控制因素,大中型断层控制着矿井瓦斯赋存与分布,而小型构造是煤与瓦斯突出的控制因素。土城矿井田西部发育的大中型断裂形成了煤层瓦斯运移和逸散的通道,不利于煤层瓦斯的保存,导致该区域煤层瓦斯含量相对低;井田东部的断裂构造不发育,煤层整体上保存较为完整,煤层瓦斯含量整体较高。小型断层附近瓦斯富集、构造煤发育,尤其在断层上盘、断层尖灭端与断层交汇的地段,煤体破坏严重,是煤与瓦斯突出事故易发地段。土城矿瓦斯防治工作应分区域实施,井田西部应关注煤层瓦斯含量随埋深增大而增加的规律并及时防范深部区域可能出现的瓦斯灾害,而井田东部则应在强化对隐伏断层探测基础上优先实施开采保护层和抽采煤层瓦斯等综合治理措施。     

平顶山十矿构造煤结构成因研究

针对平顶山十矿煤瓦斯突出发生在构造煤发育区的特点，在大量野外和矿井地质工作的基础上，结合矿区构造背景利用ＳＥＭ和ＴＥＭ等方法综合研究了矿井内构造煤的结构和成因，对构造煤形成的力学条件及其对煤瓦斯突出的影响进行了探讨。     

不同结构类型煤体地球物理特征差异分析和纵横波联合识别与预测方法研究

本文以对国内外煤层气地球物理探测理论与技术研究现状进行系统回顾和分析的基础上,以淮南矿区主采煤层131煤为例,详细分析和研究了不同结构煤层的测井曲线特征及其与煤层气富集之间的关系;分析研究了多波多分量地震勘探技术在煤层气勘探中的应用基础和主要技术方法,并建立了煤层气富集区预测的测井参数门限和多波地震勘探的技术指标,首次明确指出煤层气富集区和煤矿瓦斯突出灾害区有本质不同,并在地球物理标志中有明显的分辨特征。     

矿井瓦斯评价与预测的构造动力学方法

通过对矿井瓦斯赋存的构造控制、构造应力场演化及构造煤结构演化与瓦斯特性耦合机理的综合分析,认为当前在矿井瓦斯赋存、分布规律及突出危险区带的有效预测方面的研究还有待深入。在汲取前人研究成果的基础上,提出矿井瓦斯突出的构造动力学评价与预测的思路及方法,即以区域构造-矿井构造-煤层变形-构造煤结构-瓦斯特性及其相互作用机理分析为总体思路．将现代构造地质学理论和方法引入矿井构造研究,并与模糊综合评判、灰色系统、分形理论、数值模拟和计算机技术相结合,以揭示构造煤发育、分布规律及其构造动力学控制机理,系统进行不同类型构造煤瓦斯特性研究,探讨不同结构构造煤的含气性、透气性和气体赋存状态,以构造煤分布特征作为瓦斯突出危险性评价与预测的基础,建立矿井瓦斯突出预测预报的构造动力学评价方法体系。     

华北煤系变形特征与煤矿瓦斯赋存规律

瓦斯既是煤矿灾害的致灾因素之一,又是重要的清洁能源,厘清煤系变形瓦斯赋存规律是煤矿瓦斯灾害预防和煤层气高效开发的基础。以华北煤系为研究对象,以构造演化及控制为主线,运用板块构造、构造演化和瓦斯赋存构造逐级控制等理论,系统研究华北煤系变形特征与煤矿瓦斯赋存规律。结果表明,华北板块处于三大构造域相互作用交接的中心,控制着华北板块的形成与演化,华北板块与周缘板块之间的相互作用制约煤系的形成、赋存和变形,控制构造煤的形成与分布,同时控制着煤矿瓦斯的生成、运移和保存;华北煤系变形强度具有由板缘向板内、由挤压型造山带向远离造山带减弱的趋势;构造煤的形成与分布和构造演化过程中煤系变形有较好的一致性,构造煤的发育程度也具有由板缘向板内以及由靠近挤压型造山带向远离造山带减弱的趋势,伸展构造带构造煤不发育,但伸展背景下形成的大型滑脱构造容易形成成层发育的构造煤;华北煤矿瓦斯分布具有明显的区带特征,可划分为7个高突瓦斯区和6个低瓦斯区,进一步划分为15个高(突)瓦斯带和13个低瓦斯带。研究成果对国家有的放矢的瓦斯治理和煤层气开发具有重要的指导意义。      

中高煤阶煤层气富集高产区形成模式与地质评价方法

煤层气富集高产区富集机理和地质评价方法对煤层气勘探选区至关重要,以往的研究主要集中在资源富集区形成机理和预测方面,但煤层气勘探开发实践表明资源富集区并不一定是高产区,如何在煤层气资源富集区中寻找高产区即煤层气富集高产区是国内外煤层气勘探面临的难题。通过国内外典型煤层气富集高产区的剖析,结合我国中高煤阶富集区地质特点,以沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘和两淮矿区为研究对象,采用地质统计、实验验证和生产数据分析相结合的研究方法,揭示了基于含气量渗透率耦合控制的煤层气富集高产区形成机理,提出了3种中高煤阶煤层气富集高产区形成模式;围绕煤层含气量和渗透率两个核心要素,利用层次分析法和主成分分析法确定了包含7大地质参数的评价指标体系,建立了基于产能分析的煤层气富集高产区方法体系。这些认识对我国中高煤阶煤层气区带、区块、目标的优选具有重要的指导作用。     

淮南新集一矿瓦斯赋存的构造控制作用

淮南新集一矿位于阜凤逆冲推覆构造的下伏系统,在强烈的近NS向应力挤压作用下,区内构造煤较为发育,导致瓦斯分布的不均一性。在分析矿区构造发育特征的基础上,探讨了构造对构造煤发育和瓦斯赋存的控制作用,结合测井曲线解释结果,分析了构造煤分布规律。结果表明,井田内构造煤总体呈现南厚北薄的变化趋势;以F10断裂为界,瓦斯具有明显的南北分带特征,矿井南部煤层埋藏浅、瓦斯含量低,而北部瓦斯含量和瓦斯压力均较高,虽然构造煤发育程度略低于南部,但由于煤层埋深加大、含气量增高,突出危险性也较大。