一种探地雷达和三维地震综合预测煤矿工作面断裂方法技术

本发明专利技术提供一种综合运用探地雷达和三维地震勘探的煤矿开采工作面预测断裂方法，包括如下步骤：利用三维地震数据信息所构建地震勘探区的断裂系统的分布成果为基础，构成地下空间构造展布的骨架，利用探地雷达在井下工作面开展连续探测，构建不同开采状态下的“矿井四维雷达断裂系统探测成果”，对地震解释的断裂系统的空间位置进行验证和校正，实现工作面内地应力动态变化条件下区域构造变化预测的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种探地雷达和三维地震综合预测煤矿工作面断裂方法
本专利技术涉及地球物理勘探领域，更具体的涉及探地雷达和三维地震勘探的煤矿开采工作面综合预测断裂方法。
技术介绍
煤矿断裂构造指的是在煤矿开采过程中一种较为常见的地质问题，现今我国社会经济发展对于煤矿资源的需求量不断增加，这导致煤矿开采深度也随之不断地增加。由于较深处地质地形复杂程度的增加，煤矿开采难度也越来越大，其中，煤矿断裂构造这一问题也随之频繁出现。如果煤矿断裂构造问题研究力度不够，就很有可能会对整个煤矿开采工作的顺利开展造成相当大的阻碍作用，比如对煤矿资源采区的布置工作造成直接性的影响。实际煤矿开采工作过程中，没有深入、准确了解煤矿断裂构造的分布情况，则极有可能碰触到煤矿断裂构造区域，从而对煤矿开采工作造成一定程度的威胁，不利于煤矿开采工作的高效开展，同时煤矿开采工作质量和工作效率也不能够得到保障。目前预测煤矿断裂的方法主要有地面的三维地震勘探法和井下探地雷达勘探法，对于三维地震法：有横向分辨率高，对构造框架控制较为精确；信噪比高，数据保真；对断层、陷落柱、破碎带及瓦斯等潜在流体富集区、顶底板标高及岩性等地质异常体探测较为精准等优势；但受地表地形及土层厚度影响，三维地震主频普遍在30-80HZ，且纵向分辨率不足，对3米以下断层常存在漏判或多判情况，较难满足复杂地质条件下矿井的生产任务；对于探地雷达法：有使用轻便，探测快速，可对前方异常进行实时监测；其探测精度较高，对小构造较为敏感等优势；但是雷达探测范围浅，无法对工作面进行全覆盖；施工受井下空间限制且信号易受干扰。所以，针对上述方法在预测煤矿断裂构造方面存在的问题，急需提出新的方法来验证和校正地震解释成果空间位置、综合分析地应力动态变化条件下区域构造变化。
技术实现思路
为了解决断裂预测不准确的问题，本专利技术目的在于提出探地雷达和三维地震资料综合预测煤矿工作面断裂方法，包括如下步骤：利用三维地震数据信息所构建地震勘探区的断裂系统的分布成果为基础，构成地下空间整体构造展布的骨架；利用探地雷达开展连续探测，构建不同开采状态下的“矿井四维雷达断裂系统探测成果”；利用地震解释成果和构建的“四维雷达探测成果”验证和校正地震解释成果空间位置、综合分析地应力动态变化条件下区域构造变化。较佳地，对构建地震勘探区断裂系统分布步骤中，在综合了地质、测井、地震等资料的基础上，结合地震剖面解释和线性增强相干体技术，获得地震多属性分析预测结果，构建地震勘探区内构造的高精度地质模型，打破常规地震解释工作结果中小断层和陷落柱的直径分辨率仅为波长的八分之一限制。较佳地，对构建不同开采状态下的“矿井四维雷达断裂系统探测成果”步骤中，基于局部工作面开展多次探测，开展超前、侧帮、顶底板等不同形式的探测，对地震解释断裂系统的重点区域加强探测工作。当电磁波信号在传播过程中与工作面内小构造相遇时，则会引起雷达波传播异常，通过对采集的雷达数据进行处理及解释，对工作面内部小构造的展布形态与空间位置进行精确判断，构建不同开采状态下的“矿井四维雷达断裂系统滚动探测成果”。较佳地，对验证和校正地震解释成果空间位置、综合分析地应力动态变化条件下区域构造变化步骤中，利用地震解释成果和构建的“四维雷达探测成果”对采区、工作面范围内的小构造进行精细刻画。形成“地震-雷达综合预报断裂系统技术体系”，对井下构造及其演变进行探测及成果更新预报。附图说明图1为地震多属性预测断裂结果图2为工作面雷达探测示意图图3雷达与地震预测断裂分析图图4经雷达校正后工作面断裂预测结果具体实施方式对断裂系统地震探测预报：利用地震资料多属性分析、交互解释，通过研究地震属性和构造的相关性，针对可能存在的断层、陷落柱，结合地震剖面解释和线性增强相干体技术进行分析。通过断层在地震剖面上的标志，在地震剖面上识别断层，(1)反射波同相轴错断,表现为反射波的波组与波系的错断；(2)标准反射同相轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换等现象；(3)反射同相轴突然增减或消失,波组间隔突然变化；(4)反射同相轴产状突变,反射零乱或出现空白带；(5)在水平叠加剖面上,特殊波的出现是识别断层的重要标志,在反射层错断处往往伴随出现断面波、绕射波等。相干体技术的特有算法是通过三维数据体来比较局部地震波形的相似性，实现三维振幅数据体向三维相似系数等属性体的转换。相干值较低的点与地质不连续性(如断层和地层、特殊岩性体边界)密切相关，对相干数据体作水平切片图,可揭示断层、岩体边缘、不整合等地质现象。分别圈定两种方法可能存在的构造范围，将其进行交汇叠加，结合地震数据剖面和巷道中的煤层揭露的信息来修改工作面内构造的范围和数量，以获得最终的地震多属性分析预测结果；利用三维地震高精度解释数据和地质等多专业数据进行煤矿三维精细地质模型构建，基于计算几何和断层面、地层面的最小二乘重构技术以及全局对象拓扑控制等方法，研究复杂断层面建模，包括逆断层构建以及断层面相交处理等，并通过全局拓扑控制，对地震勘探区的断裂系统进行综合构建，构成地下空间的骨架。对断裂系统进行雷达探测；针对工作面尺度范围内的构造，使用不同频率的防爆探地雷达开展超前、侧帮、顶底板等不同形式的探测，对地震解释断裂系统的重点区域加强探测工作，具体步骤如下：(1)考虑雷达设备的有效探测距离并结合地震解释成果，选定一构造作为探测目标，并以此为前提在工作面两侧圈定雷达探测区域，应确保雷达探测范围对该区域内构造完整覆盖；(2)核查圈定区域煤矿井下探测环境是否符合雷达探测条件，排除存在电磁干扰及巷道高度不足区域，同时考虑地震解释成果存在的误差偏移量，对圈定区域进行扩大得到最终的雷达探测目标区域；(3)进行雷达井下探测，并根据雷达回波响应特征进行解释获得雷达探测结果，同时综合上述两种方法中预测的构造的延伸长度、展布形态及空间相对位置等因素对构造进行识别匹配，查明其与地震解释成果中构造的对应关系，防止因人为误差而造成的校正失误。在探地雷达数据采集过程中产生的多次散射波和电磁波绕射等噪声可能将电磁波中的有效信息湮没，以致影响其识别与提取。因此在数据采集完成后，应对其进行处理来滤除剖面内部杂波、噪声等干扰信号，以突出有效信号，提高剖面解释精度。利用探地雷达探测断裂构造时，由于断裂带内或断层面附近介质与周围介质的结构和组分存在较大差异，雷达图像上的电磁波特征会发生明显变化，断裂构造在雷达图像上的电磁波响应特征主要表现如下：(1)反射波同相轴发生错断；(2)断层面两侧存在多次反射波；(3)反射波的能量、波形特征发生明显变化。利用常规解释、雷达属性分析等手段进行分析判断。通过对二维雷达剖面的叠加，形成井下三维雷达数据体，并根据不同时间对应开采应力状态下的探测数据，构建“四维雷达探测成果”，结合三维地震对断裂系统的解释，验证、修正工作面范围内的构造，并分析构造在不同开采时期的影响。利用地震解释成果和构建的“四维雷达探测成果”对采区、工作面范围内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探地雷达和三维地震综合预测煤矿工作面断裂方法，其特征在于，包括如下步骤：/n利用三维地震数据信息所构建地震勘探区的断裂系统的分布成果为基础，构成地下空间整体构造展布的骨架；/n利用探地雷达开展连续探测，构建不同开采状态下的“矿井四维雷达断裂系统探测成果”；/n基于上述成果达到验证和校正地震解释成果空间位置、综合分析地应力动态变化条件下区域构造变化。/n

【技术特征摘要】
1.一种探地雷达和三维地震综合预测煤矿工作面断裂方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用三维地震数据信息所构建地震勘探区的断裂系统的分布成果为基础，构成地下空间整体构造展布的骨架；
利用探地雷达开展连续探测，构建不同开采状态下的“矿井四维雷达断裂系统探测成果”；
基于上述成果达到验证和校正地震解释成果空间位置、综合分析地应力动态变化条件下区域构造变化。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建地下空间整体构造展布的骨架具体包括：
在综合了地质、测井、地震等资料的基础上，结合地震剖面解释和线性增强相干体技术，获得地震多属性分析预测结果，构建地震勘探区内构造的高精度地质模型，打破常规地震解释工作结果中小断层和陷落柱的直径分辨率仅为波长的八分之一限制。


3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔凡，王子昌，陈柏平，刘波，赵智嵘，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11