煤与瓦斯突出预测的岩性地震反演方法研究

摘要

煤与瓦斯突出灾害已经成为导致中国煤矿特大恶性事故的“头号杀手”,“瓦斯不治,矿无宁日”。中国煤系地层构造十分复杂且地应力大,采掘时极易发生瓦斯突出现象。面对如此严峻的煤矿安全形势,深入研究矿井和瓦斯地质赋存情况,为矿井安全生产提供可靠的地质保障和科学依据刻不容缓。构造煤作为煤与瓦斯突出的高危煤体是发生突出的必要条件,预测煤层中构造煤发育程度是评价瓦斯突出危险可能性的重要依据之一。
　　论文利用岩性地震反演方法(包括概率神经网络反演方法、弹性波阻抗反演方法和同步反演方法),研究了阳煤集团新景煤矿佛洼区15＃煤层构造煤发育情况,以煤层中构造煤分布的角度评价来完成煤层瓦斯突出危险性预测。
　　第一,从构造煤岩石地球物理特征出发,分析了构造煤与原生煤在物理性质和化学性质方面的显著差异,总结归纳出几种常见岩石物理量的相互转化经验公式,为识别煤层中构造煤提供理论依据。
　　第二,从地震属性技术和基于模型反演理论入手,分析了地震属性反演的各种方法,研究了基于概率神经网络的叠后地震反演方法。
　　第三,从叠前地震反演的理论基础Zeoppritz方程出发,研究了基于Zeoppritz方程近似公式的弹性波阻抗反演理论,以及另一种叠前地震反演方法——同步反演。
　　第四,完成阳煤集团新景煤矿佛洼区三维地震资料处理和地震岩性反演计算。利用概率神经网络反演方法获得孔隙度数据体;利用声波阻抗反演方法获得声波阻抗数据体;利用弹性波阻抗反演方法获得弹性波阻抗数据体;利用同步反演方法获得l*r和m*r岩性指示因子数据体。
　　第五,利用各种岩性数据体对15＃煤层中构造煤分布进行预测。将孔隙度数据作为定性解释依据;弹性波阻抗(≤0.17)和声波阻抗(≤0.2)交会区域,l*r值(≤15)和m*r值(≤10)交会区域作为定量解释依据联合解释。
　　最后,提出了综合评价因子X的概念,实质是各类岩性数据体给定权重的线性组合。通过综合评价因子将15＃煤层划分为5个岩性区域,即无构造煤分布区域、几乎无构造煤分布区域、构造煤分布范围较小区域、构造煤分布范围较大区域和构造煤分布区域。利用综合岩性指标预测了15＃煤层瓦斯突出危险的可能性。

目录

封面

致谢

中文摘要

英文摘要

Extend Abstract

目录

图清单

表清单

变量注释表

1 绪论

1.1研究背景和意义 (Background and Significance)

1.2 国内外研究现状 (Research Reviews)

1.3 研究内容和方法 (Research Contents and Routines)

2煤与瓦斯突出预测的地球物理学基础

2.1构造煤体的地球物理特征 (The Geophysical Charcteristics of Deformed Coal)

2.2 构造煤的岩石物理特征 (Petrophysical Characteristics of Deformed Coal)

2.3常见描述岩石物理关系的公式 (The Common Formula of Description Petrophysical Relationship)

2.4 本章小结 (Summaryof the Chapter)

3概率神经网络反演方法

3.1 地震属性反演 (Seismic AttributesInversion)

3.2基于模型的反演方法 (Model-Based Inversion)

3.3概率神经网络反演方法 (PNN Inversion Method)

3.4 本章小结（Summary of the Chapter）

4叠前地震反演方法

4.1 叠前地震资料保真处理 (Prestack seismic data fidelity processing)

4.2抽取角度道集(Angle Gathers Extraction)

4.3 Zeoppritz方程 (Zeoppritz Equation)

4.4 弹性波阻抗反演基本理论 (Theory of Elastic Impedance Inversion)

4.5同步反演基本原理 (Simultaneous Inversion)

4.6本章小结 (Summary of the Chapter)

5煤与瓦斯突出危险性预测研究实例

5.1研究区地质与瓦斯地质赋存概况 (Geological Background and CBM Occurrence)

5.2 地震资料的采集与主要处理流程 (Field Seismic Data Acquisition and Main Processing Flow)

5.3 基于 PNN 反演的孔隙度预测 (Porosity Prediction by PNN Inversion)

5.4 基于弹性波阻抗反演的构造煤预测 (Deformed Coal Prediction by Elastic Impedance Inversion)

5.5基于同步反演的构造煤预测 (Deformed Coal Prediction by Simultaneous Inversion)

5.6 研究区煤与瓦斯突出危险性综合评价 (Comprehensive Prediction of Coal and Gas Outburst in Study Areas)

5.7 本章小结（Summary of the Chapter）

6 结论与展望

6.1 研究成果 (Research Results)

6.2 创新点 (Innovations)

6.3 不足与展望 (Inadequate and Prospects)

参考文献

作者简历

声明

学位论文数据集