一種基于地震信息的煤礦水害預測評價方法技術

一種基于地震信息的煤礦水害預測評價方法，屬于煤礦水害預測評價方法。該煤礦水害預測評價方法：包括地震屬性、地震巖性反演、概率神經網絡反演三種巖性解釋方法；把影響煤層頂底板突水的影響因素歸結為構造、巖性和水文地質等三個類別；利用多種巖性地震解釋方法獲得構造、巖性和水文地質信息并進行量化，建立考慮三類影響因素的預測評價模型，預測劃分采區各部分的突水危險程度，對煤礦水害進行了預測評價。優點：應用地球物理與采礦工程、水文地質相互交叉技術，為煤礦防治水與安全生產提供地質保障。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種煤礦水害預測評價方法，特別是。
技術介紹
隨著煤礦的深部開采，在生產中所遇到的各種問題也越來越突出，其中煤層頂底板突水是影響煤礦安全生產的災害性問題。煤層頂底板突水是一種受許多因素控制的動態現象，主要因素有頂底板承壓含水層、隔水層厚度與隔水能力、地質構造、采礦活動等。特別是在太原統灰巖或奧陶系灰巖作為煤系地層基底時，一般都存在含水層富水性強、水壓高，隔水層薄，區內張裂性、張剪性斷裂及陷落柱較發育的情況。在煤礦開采時，灰巖水往往借助于小斷層或巖溶陷落柱等導水通道，突破煤層底板涌入礦井。煤礦水害是煤炭生產中長期存在的一個嚴重問題。因此，為礦井防治水提供水文地質依據，對可能突水點進行預報，是當前煤礦生產中亟待解決的重要課題。迄今為止，煤層頂底板突水的預測方法是傳統水文地質學方法，如斯列薩列夫公式、突水系數法及“下三帶理論”等。這些方法的共同缺點是所考慮的突水因素少，對于含水層富水性、隔水層厚度、地質構造的探測主要采用鉆探和抽水試驗，故預測精度較低，不能滿足煤礦生產中對水文地質資料的要求。從20世紀80年代起，各種地球物理勘探方法在煤礦地面水文地質調查中得到了廣泛應用。時至今日，地球物理方法已經成為煤礦生產中必不可少的手段，并且在很大程度上替代了傳統的水文地質方法。當前，利用電磁勘探方法進行地面水文地質調查工作，有電阻率法、瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT)等，解決的主要地質問題包括：(1)勘探工作區的構造形態，斷層、褶皺等地質構造的產狀，追蹤地質構造的延伸和展布方向，為劃分水文地質單元、研究水文地質問題提供基礎地質資料。(2)探明礦區主要含水層和隔水層的埋深、層厚、產狀和隱伏導水通道的位置；(3)探明采區主要控水構造及巖溶、裂隙發育帶、陷落柱的位置，并對其富水性進行評價；(4)探明老窯采空區，圈定采空區積水范圍。電磁勘探方法存在的主要問題是具有體積勘探效應，無論是縱向分辨率還是橫向分辨率均較低，同時受地面電磁干擾的影響較嚴重。
技術實現思路
本專利技術的目的是要提供，解決傳統方法都是從某一角度出發，考慮單一突水因素，預測精度較低的問題。本專利技術的目的是這樣實現的：該煤礦水害預測評價方法：把影響煤層頂底板突水的影響因素歸結為構造、巖性和水文地質三個類別；利用多種巖性地震解釋方法獲得構造、巖性和水文地質信息并進行量化，建立考慮三類影響因素的預測評價模型，預測劃分采區各部分的突水危險程度，對煤礦水害即煤層突水進行預測評價；所述的多種巖性地震解釋方法包括地震屬性、地震巖性反演、概率神經網絡反演三種巖性解釋方法。所述的地震屬性方法：地震屬性為疊前、疊后地震數據中提取出來的運動學、動力學和統計學地震特征值；地震波中含有大量的地層構造信息，反映在密度、速度及其它彈性參量的差異上，這些差異導致了地震波在傳播時間、振幅、相位、頻率方面的變化或異常；對于地層中的小構造異常，用常規的人工識別方法往往是無能為力的，而利用地震屬性可以對煤系地層的構造進行解釋，查明斷層、陷落柱和煤層的空間賦存形態。所述的地震巖性反演方法：常規地震反演方法取決于目的層與圍巖的波阻抗差異；在很多情況下，含、隔水層的波阻抗差異很小，甚至沒有差異，根據波阻抗信息很難解決含、隔水層的層位對比問題；通常，含水層的視電阻率明顯低于隔水層的視電阻率，因此，將密度測井曲線與視電阻率測井曲線進行融合獲得擬密度測井曲線，作為約束條件進行多參數巖性反演；利用巖性反演信息，可以對含、隔水層進行層位識別和對比，查明含、隔水層的空間展布與厚度；所述的巖性為擬波阻抗。所述的概率神經網絡反演方法：根據已知測井資料和地震資料來獲得某種新的測井曲線，因此，概率神經網絡反演被視為反演方法的發展和延伸，利用概率神經網絡反演方法可以獲得孔隙度數據體和視電阻率數據體，利用煤系地層的巖性信息和水文地質信息，對煤層、含水層和隔水層的巖性和富水性進行解釋。所述的煤層突水影響因素及其量化：把影響煤層頂底板突水的影響因素歸結為構造、巖性和水文地質三個類別；利用地震資料解釋成果對三類煤層突水影響因素進行量化：(1)利用地震屬性方法獲得的煤層構造解釋成果，利用地震巖性反演方法獲得的非煤層（含水層與隔水層）構造解釋成果，生成構造突水隸屬度4(??，…，xn);(2)利用概率神經網絡反演方法獲得的巖性解釋成果即孔隙度數據體，生成巖性突水隸屬度 Ajyi, y2,…，yn)；(3)利用概率神經網絡反演方法獲得的巖性解釋成果即視電阻率數據體，生成水文地質突水隸屬度A^Zi, z2,…，zn)。所述的煤層突水預測與評價模型：各影響因素的突水權值分別為％、&1和a3，則測區內各點的突水隸屬度為t^x^aj+y^a^z^aat2=x2*a1+y2*a2+z2*a3t3=x3*a1+y3*a2+z3*a3(1)■itn=xn*a1+yn*a2+zn*a3利用⑴式可以獲得測區的突水隸屬度T(ti，t2，…，tn)，根據各點的突水隸屬度值進行突水危險程度的區段劃分；突水隸屬度的變化范圍是0~1，將其設為10級，每一級增量步長為0. 1 ;或將其設定為5級，每一級增量步長為0. 2。煤礦突水預測與評價模型的地質含義非常明確，即利用多個影響因素來分析評價煤礦水害；煤層突水評價是綜合考慮三種影響因素的結果，評判突水危險性的基本準則為：(1)把三種影響因素均有異常的區域，即具有強富水異常、煤系地層的構造和裂隙均發育的區域定義為強突水區，其突水概率最大；所述的強富水異常即低電阻率；所述的煤系地層的構造即可靠的斷層或陷落柱；所述的裂隙均發育即低波阻抗或高孔隙度；(2)把兩種影響因素有異常的區域定義為較強突水區，如具有強富水異常、煤系地層的構造發育，但裂隙不發育的區域；或具有中富水異常，煤系地層的構造和裂隙非常發育的區域，其突水概率較大。(3)把一種影響因素有異常的區域定義為弱突水區，如具有強富水異常、但煤系地層的構造、裂隙不發育的區域；或煤系地層的構造、裂隙發育，但僅有弱富水異常，其突水概率較小。有益效果，由于采用了上述方案，使用地震屬性、地震巖性反演和概率神經網絡反演三種巖性地震方法，獲得煤系地層的構造、巖性和水文地質信息并進行量化，綜合考慮影響煤層突水的構造因素、巖性因素和水文地質因素，對煤層頂、底板突水的可能性進行評價。優點：應用地球物理與采礦工程、水文地質相互交叉技術，為煤礦安全生產提供地質保障。地震屬性方法的優點：用人工識別地層的隱伏構造和巖性信息是非常困難的。利用地震屬性，包括地震波的運動學、動力學和統計學特征，可以區分隱伏構造、巖性并進行目的層預測，查明斷層、陷落柱和目的層的空間賦存形態。地震巖性反演方法的優點：常規地震反演技術的應用條件取決于目的層與圍巖的波阻抗（速度與密度）差異。在很多情況下，目的層與圍巖的波阻抗差異很小，甚至沒有差異，根據波阻抗信息很難解決地層對比問題。因此，可以利用其他物性（如視電阻率、自然伽馬、自然電位）進行多參數巖性反演。利用巖性反演信息，可以對含、隔水層進行層位識別和對比，查明含、隔水層的空間展布與厚度。概率神經網絡反演方法優點：（1)能夠預測多種測井曲線；（2)預測結果不受初當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于地震信息的煤礦水害預測評價方法，其特征是：該煤礦水害預測評價方法：把影響煤層頂底板突水的影響因素歸結為構造、巖性和水文地質三個類別；利用多種巖性地震解釋方法獲得構造、巖性和水文地質信息并進行量化，建立考慮三類影響因素的預測評價模型，預測劃分采區各部分的突水危險程度，對煤礦水害即煤層突水進行預測評價；所述的多種巖性地震解釋方法包括地震屬性、地震巖性反演、概率神經網絡反演三種巖性解釋方法。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔若飛，崔大尉，張明川，韋瑜，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32