导水裂隙带发育特征地震识别方法

作     者：侯恩科 袁峰 王双明 谢晓深 吴宝海 HOU Enke;YUAN Feng;WANG Shuangming;XIE Xiaoshen;WU Baohai

作者机构：西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕西省地质调查院陕西西安710065 赛吉纪技术服务(北京)有限公司北京100016 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2023年第48卷第1期

页      面：414-429页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：陕西煤业化工集团科研基金资助项目(2018SMHKJ-B-J-24) 国家自然科学基金资助项目(42177174) 陕西省公益性地质调查资助项目(20180301) 

主　　题：导水裂隙带 三维地震 三维正演和反演 各向异性检测 保水开采 

摘      要：导水裂隙带发育高度是保水采煤的关键参数,但导水裂隙带散射波、多次波发育,成像质量差,地震识别难度大,很难精确获取导水裂隙带发育特征。为进一步解决导水裂隙带地震识别问题,并揭示导水裂隙带空间发育特征,通过测井、钻探资料分析和三维模型正演对导水裂隙带的地震特征进行了研究。研究结果表明:电阻率、自然伽马、自然电位和冲洗液漏失量均能表征导水裂隙带发育高度,但单一因素解释误差较大,准确度低;谱分解、相干体、瞬时频率和蚂蚁追踪4种叠后地震属性分析能够不同程度地反映出导水裂隙带发育位置、高度特征,但只能对导水裂隙带部分部位实现较准确判断,无法准确反映导水裂隙带三维整体形态和发育特征。在综合地质、地震资料的基础上,根据电阻率、自然伽马、自然电位和冲洗液漏失量数据,利用主成分分析建立了导水裂隙带定量解释指标,通过地震属性优选、叠后确定性反演、叠前弹性阻抗反演、各向异性检测,结合裂隙指示曲线,利用神经网络反演形成裂隙指示数据体,对导水裂隙带发育高度和发育特征进行了定量描述,提出了适宜回采工作面导水裂隙带发育特征的地震识别方法,并成功识别了陕北某矿首采工作面导水裂隙带发育特征。实践结果表明:综采工作面走向方向导水裂隙带发育形态呈“半马鞍形,即发育高度由开切眼至面内逐渐降低并趋于平稳;工作面倾向方向导水裂隙带呈两边高中间略低的形态特征,近似“马鞍形;采空区开切眼处导水裂隙带发育高度最大,两侧采空边界煤柱处裂隙带发育高度略低,裂采比为25.86~30.76;垮落带以高角度裂隙为主,水平方向呈网状,垮采比为3.44~5.72。经验证,该导水裂隙带地震识别方法获取的导水裂隙带发育高度误差在2.42~6.81 m,垮落带识别误差1.60~12.89 m,误差相对较小,能够准确获取导水裂隙带三维空间发育特征,可以为西部煤炭开采水资源和生态环境保护提供一定的方法支持。