基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法，先实时采集和处理原始微震波波形数据，并绘制裂隙平面分布图，然后通过微震事件震源机制反演，判别微震事件对应的底板岩石破裂是否属于张性破裂，以识别出煤层底板导水通道，从而确定导水通道在平面上的位置，有利于揭示深部石灰岩承压水突水通道形成过程和机理，为深部煤层底板承压水防治提供理论和技术支撑；通过该方法使导水通道识别容易、准确，对于深度挖掘煤矿微震监测数据的有效信息，扩大微震监测的应用范围，减少煤矿新监测设备的投入以及保障煤矿安全生产具有较高的经济价值和社会意义。产具有较高的经济价值和社会意义。产具有较高的经济价值和社会意义。

【技术实现步骤摘要】
基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全生产及采矿工程
，具体涉及一种基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法。

技术介绍

[0002]华北型煤田中多数矿井上部煤层的绝大多数区域已开采殆尽，多数矿井已经开始开采深部煤层。由于深部煤层开采面临奥陶系石灰岩岩溶富水性强，水压高，地质构造复杂，隔水层厚度薄，矿山压力等问题，底板水害威胁程度较大。底板采动潜在导水通道识别的物探方法是微震监测法。
[0003]但是申请人发现：目前微震监测法通常通过直接对破裂点进行监测，通过微震事件定位和能量计算，实现对导水通道实时监测和识别(如：ZL2016107622495中国专利)。然而，目前微震监测没有深度挖掘微震数据与岩石物理力学性质的相关性，分析岩层张性或剪切破裂性质；而且由于微震监测可捕获的数据都是离散、孤立、无序的岩层破裂定位点，很难直接判断表观上成线、成面或成连通体的导水通道。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种通过微震事件震源机制反演，判别微震事件对应的底板岩石破裂为张性破裂并识别为导水通道的煤层底板导水通道识别方法，该方法使导水通道识别容易、准确，对于深度挖掘煤矿微震监测数据的有效信息，扩大微震监测的应用范围，减少煤矿新监测设备的投入以及保障煤矿安全生产具有较高的经济价值和社会意义。
[0005]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法，先实时采集和处理原始微震波波形数据，并绘制裂隙平面分布图，然后通过微震事件震源机制反演，判别微震事件对应的底板岩石破裂是否属于张性破裂，以识别出煤层底板导水通道。
[0007]进一步地，所述的基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法，具体包括：
[0008]S1.在被监测的煤矿建立微震监测系统；
[0009]S2.实时处理微震监测系统采集的原始微震波波形数据，依次进行滤波去噪、事件识别、初至拾取、事件定位和震源参数计算，并根据处理得到的微震事件位置信息绘制裂隙平面分布图；
[0010]S3.根据S2中处理得到的微震事件初至波、微震波波形和微震事件位置，开展震源机制反演，获得微震事件矩张量，再将微震事件矩张量分解为各向同性、双力偶和补偿线性向量偶极分量，计算各向同性分量占比和双力偶分量占比；
[0011]S4.根据S3得到的各向同性分量占比和双力偶分量占比判定微震事件对应的底板
岩石破裂是否属于张性破裂；
[0012]S5.根据S4中张性破裂的微震事件位置绘制导水裂隙分布平面图，确定底板导水通道在平面上的位置、延伸深度及扩展方向。
[0013]进一步地，步骤S4中的判定标准为：若各向同性分量占比高于50％时，该微震事件对应的底板岩石破裂为由水压增高引起的张性破裂，若双力偶分量占比高于50％时，该微震事件对应的底板岩石破裂为由应力扰动引起的剪切破裂。
[0014]进一步地，微震事件震源机制反演利用P波初动极性信息反演水力压裂裂缝震源机制，并通过网格搜索算法求取理论P波初动极性与观测P波初动极性符号拟合最佳，即矛盾符号比ψ最小的一对正交节面，该矛盾符号比定义为ψ＝矛盾符号数/符号总数，其中0≤ψ≤1。
[0015]进一步地，步骤S3中分解为各向同性、双力偶和补偿线性向量偶极分量的占比之和为100％。
[0016]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0017]本专利技术的基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法通过反演煤层底板破裂诱发的微震事件的震源机制，获得全矩张量及各向同性和双力偶分量占比，分析微震事件对应煤层底板破裂是由水压升高产生的张性破裂或者由应力扰动产生的剪切破裂，从通过绘制张性含水微震事件的平面分布图，呈条带状几何分布的张性微震事件可识别为导水通道，从而确定导水通道在平面上的位置，有利于揭示深部石灰岩承压水突水通道形成过程和机理，为深部煤层底板承压水防治提供理论和技术支撑；通过该方法使导水通道识别容易、准确，对于深度挖掘煤矿微震监测数据的有效信息，扩大微震监测的应用范围，减少煤矿新监测设备的投入以及保障煤矿安全生产具有较高的经济价值和社会意义。
附图说明
[0018]图1是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法的流程示意图；
[0019]图2是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中微震监测系统的布置示意图；
[0020]图3是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190720
‑
28.sgy事件滤波前波形图；
[0021]图4是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190720
‑
28.sgy事件原始信号时频特征图；
[0022]图5是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190720
‑
28.sgy事件原始信号时频特征局部放大图；
[0023]图6是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中高信噪比事件E20190720
‑
28.sgy带通+小波阈值去噪后波形图；
[0024]图7是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190720
‑
28.sgy事件滤波后信号时频特征图；
[0025]图8是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施
例中E20190720
‑
28.sgy事件滤波后信号时频特征局部放大图；
[0026]图9是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中低信噪比事件E20190721
‑
234.sgy滤波前波形图；
[0027]图10是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190721
‑
234事件原始信号时频特征图；
[0028]图11是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190721
‑
234.sgy事件原始信号时频特征局部放大图；
[0029]图12是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190721
‑
234.sgy事件滤波后的波形图；
[0030]图13是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例中E20190720
‑
28.sgy事件滤波后信号时频特征图；
[0031]图14是本专利技术所述基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法，其特征在于，先实时采集和处理原始微震波波形数据，并绘制裂隙平面分布图，然后通过微震事件震源机制反演，判别微震事件对应的底板岩石破裂是否属于张性破裂，以识别出煤层底板导水通道。2.根据权利要求1所述的基于微震事件张性破裂机制的煤层底板导水通道识别方法，其特征在于，具体包括：S1.在被监测的煤矿建立微震监测系统；S2.实时处理微震监测系统采集的原始微震波波形数据，依次进行滤波去噪、事件识别、初至拾取、事件定位和震源参数计算，并根据处理得到的微震事件位置信息绘制裂隙平面分布图；S3.根据S2中处理得到的微震事件初至波、微震波波形和微震事件位置，开展震源机制反演，获得微震事件矩张量，再将微震事件矩张量分解为各向同性、双力偶和补偿线性向量偶极分量，计算各向同性分量占比和双力偶分量占比；S4.根据S3得到的各向同性分量占比和双力偶分量占比判定微震事件对应的底板岩石破裂是否属于张性破裂；S5.根据S4中张性破裂的微震事件位...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡卓凡，马宁，龙御，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院，
类型：发明
国别省市：