一种利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法及系统，包括：利用井巷资料进行约束，建立井巷约束速度模型，根据井巷约束速度模型进行叠前深度偏移处理，得到叠前深度偏移处理的深度域资料；对测井曲线进行交会分析，对各岩性进行标定，并确定各标定岩性的值阈；对叠前深度偏移处理的深度域资料开展测井约束深度域波阻抗反演，得到过巷道的深度域波阻抗反演剖面，并以各标定岩性及其对应的值阈为参考，对巷道岩性进行解释；根据各标定岩性的值阈将过巷道的深度域波阻抗反演剖面转换为地震地质剖面，以及根据过巷道的深度域波阻抗反演剖面绘制巷道地质剖面，指导煤矿岩巷的快速掘进。本发明专利技术减少了掘进中钻探的次数、提高了巷道掘进效率。提高了巷道掘进效率。提高了巷道掘进效率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进方法及系统


[0001]本专利技术涉及三维地震资料处理
，具体涉及一种利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进方法及系统。

技术介绍

[0002]目前煤矿巷道的设计主要是根据三维地震解释的主采煤层的起伏情况与构造发育情况，并结合井田的地质特征和水文特征进行岩巷的设计，其中，三维地震解释的主采煤层的起伏情况与构造发育情况还是多基于叠前时间偏移处理的地震资料基础上解释的。
[0003]岩巷在实施过程中，多采用钻探的方式进行超前探测。随着煤矿机械化、数字化不断提高，不少煤矿引进盾构机进行钻探。盾构机掘进速度快，但是针对不同岩性需要调整切割刀，否则会影响进度，切割刀也容易损坏，盾构机可调整的坡度较小，因此在对盾构机进行调整时要较为精准。上述现有的岩巷的设计方法和钻探方法存在以下的缺点：
[0004](1)地震资料采用的多为叠前时间偏移处理的地震资料，该地震资料对断点归位情况以及对煤层的起伏情况解释不够准确；
[0005](2)基于叠前时间偏移处理的地震资料的解释成果，需要进行时间到深度的转换，才能转换成矿上可用的巷道设计可参考的资料；
[0006](3)参照的是主采煤层的解释成果，对于需要掘进的目的层(一般是较稳定的砂岩层/泥岩层)没有更直接的结果，对于掘进目的层的岩性的变化资料也比较欠缺；
[0007](4)诸多的不精确，造成巷道掘进中需要不断地进行超前钻探，从而导致盾构机的切割刀易损坏，另外不断地进行超前钻探，影响施工进度，造成施工费用高，井巷接续紧张，同时也增高了废巷的风险。

技术实现思路

[0008]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进方法及系统，用于解决现有技术存在解释不准确、需要进行时间到深度的转换、岩性的变化资料欠缺以及需要不断钻探等的技术问题，从而达到减少掘进中钻探的次数、提高巷道掘进效率、降低刀片损坏风险以及避免废巷风险的目的。
[0009]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]一种利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，包括以下步骤：
[0011]利用井巷资料进行约束，建立井巷约束速度模型，根据所述井巷约束速度模型进行叠前深度偏移处理，得到叠前深度偏移处理的深度域资料；
[0012]对测井曲线进行交会分析，对各岩性进行标定，并确定各标定岩性的值阈；
[0013]对所述叠前深度偏移处理的深度域资料开展测井约束深度域波阻抗反演，得到过巷道的深度域波阻抗反演剖面；
[0014]根据所述过巷道的深度域波阻抗反演剖面，以所述各标定岩性及其对应的值阈为参考，对巷道岩性进行解释；
[0015]根据所述各标定岩性的值阈将所述过巷道的深度域波阻抗反演剖面转换为地震地质剖面，以及根据所述过巷道的深度域波阻抗反演剖面绘制巷道地质剖面；
[0016]结合巷道岩性解释、所述地震地质剖面以及所述巷道地质剖面，指导煤矿岩巷的快速掘进。
[0017]作为本专利技术优选的实施方式，在利用井巷资料进行约束时，包括：
[0018]从所述井巷资料中提取钻孔和巷道实见的目的层的高程信息，并在所述高程信息中提取出各钻孔和各巷道实见点的(X,Y,Z)信息；
[0019]将所述各钻孔和各巷道实见点的(X,Y,Z)信息用于约束速度建模。
[0020]作为本专利技术优选的实施方式，在将所述各点的(X,Y,Z)信息用于约束速度建模时，包括：
[0021]在所述各钻孔和各巷道实见点的(X,Y,Z)信息中得到各点的深度信息；
[0022]根据所述井巷资料进行叠前时间偏移处理，得到叠前时间偏移剖面，从所述叠前时间偏移剖面中读取出双程旅行时；
[0023]将所述各点的深度信息和所述双程旅行时用于约束速度建模，具体公式1所示：
[0024]S＝1/2*C*V
ꢀꢀꢀ
(1)；
[0025]式中，S为所述各点的深度信息，C为所述双程旅行时，V为速度。
[0026]作为本专利技术优选的实施方式，在根据所述井巷约束速度模型进行叠前深度偏移处理时，包括：
[0027]采用Kirchoff积分法进行克希霍夫叠前深度偏移处理，具体如公式2所示：
[0028][0029]式中，∑为观测线，C
D
、C、C
H
为震源点、成像点和接收点的空间位置，σ
D
、σ
H
为震源到成像点和成像点到接收点的旅行时，B为几何扩散因子，m为观测面的外法线方向，ν为记录的波场，T为反射系数。
[0030]作为本专利技术优选的实施方式，在根据所述井巷约束速度模型进行叠前深度偏移处理时，还包括：
[0031]通过反射光谱成像方法将所述井巷资料中的地震信号频率分成多个窄频段后，针对每个窄频段分别进行所述克希霍夫叠前深度偏移处理。
[0032]作为本专利技术优选的实施方式，在确定各标定岩性的值阈时，包括：
[0033]确定所述各标定岩性的密度值阈、声波值阈以及波阻抗值阈。
[0034]作为本专利技术优选的实施方式，在开展测井约束深度域波阻抗反演时，包括：
[0035]对所述叠前深度偏移处理的深度域资料进行层位拾取得到层位数据，并对确定的目的层层位进行检验、校正、内插以及平滑，得到更有效的层位数据；
[0036]根据所述井巷资料得到深度域的声波曲线和密度曲线；
[0037]根据所述叠前深度偏移处理的深度域资料和所述更有效的层位数据，将所述深度域的声波曲线和密度曲线生成井中的深度域的波阻抗曲线，并在井旁地震道上提取地震子波形成深度域的合成地震记录；
[0038]根据所述更有效的层位数据和所述深度域的波阻抗曲线，生成初始波阻抗模型；
[0039]将所述叠前深度偏移处理的深度域资料和所述地震子波分别进行归一化，得到归
一化后的叠前深度偏移处理的深度域资料和归一化后的地震子波；
[0040]根据所述归一化后的叠前深度偏移处理的深度域资料、所述归一化后的地震子波以及所述初始波阻抗模型进行反演得到反射系数序列；
[0041]将所述反射系数序列转换为波阻抗序列，得到波阻抗反演结果，根据所述波阻抗反演结果得到所述过巷道的深度域波阻抗反演剖面。
[0042]作为本专利技术优选的实施方式，在进行反演得到反射系数序列时，包括：
[0043]根据采样点处的相对波阻抗值、子波褶积矩阵以及初始波阻抗模型约束因子进行反演，具体如公式3所示：
[0044]d＝(H
T
H+ωW
mm
+τV
T
V)
‑1(H
T
f+τV
T
ψ
m
)
ꢀꢀꢀ
(3)；
[0045]式中，f＝[f1,f2,...,f
N
]T
是叠前深度偏移处理的深度域地震数据；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用井巷资料进行约束，建立井巷约束速度模型，根据所述井巷约束速度模型进行叠前深度偏移处理，得到叠前深度偏移处理的深度域资料；对测井曲线进行交会分析，对各岩性进行标定，并确定各标定岩性的值阈；对所述叠前深度偏移处理的深度域资料开展测井约束深度域波阻抗反演，得到过巷道的深度域波阻抗反演剖面；根据所述过巷道的深度域波阻抗反演剖面，以所述各标定岩性及其对应的值阈为参考，对巷道岩性进行解释；根据所述各标定岩性的值阈将所述过巷道的深度域波阻抗反演剖面转换为地震地质剖面，以及根据所述过巷道的深度域波阻抗反演剖面绘制巷道地质剖面；结合巷道岩性解释、所述地震地质剖面以及所述巷道地质剖面，指导煤矿岩巷的快速掘进。2.根据权利要求1所述的利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，其特征在于，在利用井巷资料进行约束时，包括：从所述井巷资料中提取钻孔和巷道实见的目的层的高程信息，并在所述高程信息中提取出各钻孔和各巷道实见点的(X,Y,Z)信息；将所述各钻孔和各巷道实见点的(X,Y,Z)信息用于约束速度建模。3.根据权利要求2所述的利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，其特征在于，在将所述各点的(X,Y,Z)信息用于约束速度建模时，包括：在所述各钻孔和各巷道实见点的(X,Y,Z)信息中得到各点的深度信息；根据所述井巷资料进行叠前时间偏移处理，得到叠前时间偏移剖面，从所述叠前时间偏移剖面中读取出双程旅行时；将所述各点的深度信息和所述双程旅行时用于约束速度建模，具体公式1所示：S＝1/2*C*V
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)；式中，S为所述各点的深度信息，C为所述双程旅行时，V为速度。4.根据权利要求1所述的利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，其特征在于，在根据所述井巷约束速度模型进行叠前深度偏移处理时，包括：采用Kirchoff积分法进行克希霍夫叠前深度偏移处理，具体如公式2所示：式中，∑为观测线，C
D
、C、C
H
为震源点、成像点和接收点的空间位置，σ
D
、σ
H
为震源到成像点和成像点到接收点的旅行时，B为几何扩散因子，m为观测面的外法线方向，ν为记录的波场，T为反射系数。5.根据权利要求4所述的利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，其特征在于，在根据所述井巷约束速度模型进行叠前深度偏移处理时，还包括：通过反射光谱成像方法将所述井巷资料中的地震信号频率分成多个窄频段后，针对每个窄频段分别进行所述克希霍夫叠前深度偏移处理。6.根据权利要求1所述的利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，其特征在于，在
确定各标定岩性的值阈时，包括：确定所述各标定岩性的密度值阈、声波值阈以及波阻抗值阈。7.根据权利要求1所述的利用三维地震指导煤矿岩巷快速掘进的方法，其特征在于，在开展测井约束深度域波阻抗反演时，包括：对所述叠前深度偏移处理的深度域资料进行层位拾取得到层位数据，并对确定的目的层层位进行检验、校正、内插以及平滑，得到更有效的层位数据；根据所述井巷资料得到深度域的声波曲线和密度曲线；根据所述叠前深度偏移处理的深度域资料和所述更有效的层位数据，将所述深度域的声波曲线和密度曲线生成井中的深度域的波阻抗曲线，并在井旁地震道上提取地震子波形成深度域的合成地震记录；根据所述更有效的层位数据和所述深度域的波阻抗曲线，生成初始波阻抗模型；将所述叠前深度偏移处理的深度域资料和所述地震子波分别进行归一化，得到归一化后的叠前深度偏移处理的深...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗忠琴，段建华，刘最亮，任海明，柴志顺，
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：