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煤矿瓦斯突出部位高分辨探测技术及其应用
彭苏萍，长江学者特聘教授“煤炭资源与安全开采”国家重点实验室主中国矿业大学地质与地球物理研究所所长
一、国外研究现状 1二、研究方案及技术路线 1三、主要应用领域及实用价值 3（一）瓦斯突出煤体结构高分辨测井技术 31．瓦斯突出煤体结构高分辨测井曲线特征提取 32.不同突出危险程度煤体的测井响应 4（二）矿井瓦斯富集部位的地震反演技术 51．实现高分辨率地震勘探 52．识别小断层 53．预测煤层厚度 64．瓦斯及突出煤层的反演技术 7（三）三维三分量地震探测煤矿瓦斯富集部位的技术 8（四）探测瓦斯富集区的AVO技术 11四、结论 18
我国层赋存地质条件复杂多变，瓦斯分布不均，重大瓦斯灾害事故时有发生。瓦斯重大事故频发的原因，除有些是安全管理不到位外，更主要与近十多年来我国煤矿随开采深度增加瓦斯含量急剧增加有密切关系。开采深度的加大和开采规模的提高导致开采条件更趋复杂，而研究人员还习惯于应用浅部开采条件下的瓦斯地质作用特征和规律来指导深部开采地质状况下的瓦斯治理，还主要采用基于矿井通风的煤矿瓦斯安全理论及技术，因此难以适应当前煤矿安全高效生产的迫切需求。实践证明，当前煤矿瓦斯治理需要从全局出发，进行综合预防和治理，其中有效的方法是在在掌握煤层中瓦斯和构造煤赋存规律的基础上，在煤矿开采前对瓦斯进行有效超前预抽，降低瓦斯浓度，但我们目前对瓦斯的赋存特征和分布规律掌握很少，还没有找到探测和预测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开采地质条件下，开采煤层围岩岩体地质结构与瓦斯富集的关系，深入研究探索瓦斯富集和瓦斯突出灾害源准确探测和预测的方法和技术。一、国外研究现状世界一些主要产煤大国如英、德、法、前苏联、美国、澳大利亚和南非等国家，在煤矿瓦斯探测和预测方面作了大量工作。在美国，目前主要采用地面地震探测技术来预测瓦斯富集部位，用地面抽排技术来降低矿井瓦斯浓度。最成功的例子是美国西达山（Cedar Hill）矿区瓦斯地面抽放工程。该区为一单斜盆地，含7个煤组，煤层厚度大，连续性好。因此，首先通过三维地震勘探等查明矿区瓦斯分布范围，确定分布区域中瓦斯富集部位。然后在富集部位进行地面抽放，使煤层中瓦斯含量大大减少。前苏联地区的地质学家则更重视利用各类地质参数和煤的物理、化学特征来预测预报瓦斯变化；德国在鲁尔矿区采用横波地震构造综合探测技术和沿煤层水平钻探探测和预测瓦斯的富集部位和煤矿开采前的瓦斯抽排，并认为横波地震探测瓦斯是最具前景的方法；澳大利亚主要应用沿煤层钻探、横波地震、地面地震及地震填图等手段预测工作面灾害事故。二、研究方案及技术路线 近年来，我们在淮南矿业集团等企业的大力支持下，对煤层中瓦斯富集特征和富集规律进行了大量分析与研究，开发了准确探测精细地质构造、煤层及其特征、顶底板岩性、煤和瓦斯突出区域预测的三维地震勘探技术体系及其资料处理与解释软件，初步建立了探测瓦斯富集部位的地震地质方法。具体采用的研究流程如图1所示：1）在钻孔测井资料、煤样分析结果与测井资料之间能够建立明显定量统计结果的地区，采用多地震属性定量人工神经网络技术，定量预测目的层的瓦斯含量。即将计算的目的层瓦斯含量曲线与井旁道地震属性进行相关分析筛选，利用地球物理反演技术及地震多属性神经网络分析技术直接预瓦斯含量，得到瓦斯含量三维数据体，进而预测瓦斯富集带；2）对钻孔比较稀少、尚未建立瓦斯含量与测井资料之间定量关系的三维地震勘探工区，可以利用地震波形分类技术。即在精细解释基础上，对煤层附近的地震道进行波形分类，并与已知钻孔瓦斯含量数据进行对比，
