基于地震及测井资料的煤层及顶板砂岩岩性预测方法研究

摘要

煤与瓦斯突出和矿井突水是矿井生产过程中的两大地质灾害，发育一定厚度的构造煤是发生煤与瓦斯突出灾害的必要条件，充足的水源是发生矿井突水灾害的必要条件。为此，本文以测井和地震资料为基础，通过将测井曲线分析、岩石物理和地震反演等方法相结合，对构造煤发育和煤层顶板含水层的富水性进行识别和预测，预测结果能为矿井的安全生产提供重要的地质保障。 对于煤层构造煤发育预测研究来说，本文以芦岭煤矿II六采区8煤层为目标。首先，利用不同结构类型煤体的测井响应特征不同的特点，识别煤层中不同结构类型煤体。为了提高识别准确性，利用小波多尺度分析方法提取测井曲线中的低频分量和中频分量；再以低频分量和中频分量为输入，利用聚类分析法划分不同结构类型的煤体。通过识别，可以明显区分出目标层的原生煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等四种结构类型煤体，同时也可以识别出煤层中的夹矸。其次，以研究区中多钻孔识别的煤体类型为基础，绘制煤体结构三元相图，根据钻孔的平面分布，定性的将研究区划分为I、II、III和IV等四类煤体结构组合类型区块。再次，以不同结构类型煤体的超声波测试结果为基础，进行声波阻抗反演，获得8煤层的P波速度和P波阻抗反演切片，并对其进行交会分析，定量划分研究区中四种煤体结构组合类型分布。其中，III和IV类煤体区域中构造煤最为发育，是煤与瓦斯突出的重点防治区。最后，通过对比分析发现，煤层埋深和构造运动是研究区内煤体结构平面分布规律的两个主控因素。 对于煤层顶板砂岩富水性预测研究来说，本文以杭来湾煤矿30101和30102工作面采空区为目标。首先，通过综合多类测井曲线识别出#1-6层中粒砂岩含水层、离层构造1和离层构造2，并利用Gassmann方程和声波阻抗反演，得到#1-6层中粒砂岩的密度和纵波速度反演切片。通过对其进行交会分析，将目标砂岩定性划分为饱和气、半饱和水和饱和水三种类型。其次，通过概率神经网络反演，得到#1-6层中粒砂岩的孔隙度分布。通过对比发现，由于受采动破坏的影响，构造裂隙较为发育，在煤层采空区范围内的砂岩孔隙度明显大于未采区。再次，通过综合砂岩含水饱和度和砂岩孔隙度两个因素对#1-6层中粒砂岩的富水性进行了定性的预测，把研究区划分为不含水、弱含水和强含水3类区域。通过对比发现，整体上，煤层采空区顶板砂岩富水性大于煤层未采区，且准确率达到78%。最后，通过综合各类反演剖面，对研究区的采空区煤柱、离层构造和“三带”进行了识别和预测。 总之，本文通过将测井曲线分析、岩石物理和地震反演等方法和技术相结合，综合研究了构造煤发育和煤层顶板砂岩富水性的预测方法，研究成果能为矿井地质灾害的防治提供有益的借鉴。

目录

第一个书签之前