煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件精細預(yù)測預(yù)報技術(shù)及應(yīng)用

段中會，馬 麗，高 陽，師修昌，呂廣羅

(1.國土資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室，西安 710021；2.陜西省煤田地質(zhì)集團有限公司，西安 710021；3.陜西省186煤田地質(zhì)有限公司，西安 710054)

煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件精細預(yù)測預(yù)報技術(shù)及應(yīng)用

段中會1,2，馬 麗1,2，高 陽1,2，師修昌1,2，呂廣羅1,3

(1.國土資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室，西安 710021；2.陜西省煤田地質(zhì)集團有限公司，西安 710021；3.陜西省186煤田地質(zhì)有限公司，西安 710054)

三維地震勘探信息挖掘不足及與礦井采掘地質(zhì)信息脫節(jié)是礦井地質(zhì)保障工作中存在的普遍現(xiàn)象。針對影響郭家河煤礦安全生產(chǎn)的主要地質(zhì)問題，利用采區(qū)三維地震勘探成果和礦井采掘信息的集成和融合，對煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、水害等礦井地質(zhì)條件進行精細預(yù)測預(yù)報研究。建立了以礦井開采和測井資料為約束條件、多參數(shù)反演煤層厚度的綜合預(yù)測技術(shù)，使煤厚預(yù)測準(zhǔn)確率提高15%；采用地震屬性融合技術(shù)提高小構(gòu)造的識別能力，預(yù)測地質(zhì)構(gòu)造準(zhǔn)確率提高30%。基于三維地震信息識別含水砂體的空間分布，建立了充水含水層富水性層次分析結(jié)構(gòu)模型和水害危險性地質(zhì)預(yù)測方法。研究成果對復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦的安全高效生產(chǎn)提供了低成本但有效的地質(zhì)支撐。

三維地震勘探；地質(zhì)保障；煤層厚度；礦井水害；精細預(yù)測

0 引言

我國約80%的煤礦重特大事故與隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素有關(guān)，絕大多數(shù)煤礦安全隱患是由于地質(zhì)條件在采礦過程中的變化引起的[1]。煤礦地質(zhì)工作是煤礦安全高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)，查明礦井地質(zhì)條件是本質(zhì)安全型礦井的核心要求。

2016年新版《煤礦安全規(guī)程》首次引入“地質(zhì)保障”作為獨立一編，“地質(zhì)保障”成為煤礦安全法律法規(guī)體系的重要內(nèi)容，在《規(guī)程》中有了具有強制性、規(guī)范性的規(guī)定。但是，從實踐來看，煤礦安全地質(zhì)保障仍然是我國煤礦企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。煤礦地質(zhì)保障工作現(xiàn)階段突出的、具有普遍性的問題是：勘探地質(zhì)報告和采區(qū)三維地震勘探報告都是固化的一次性產(chǎn)品，交付礦方使用的地質(zhì)成果是基于有限勘查數(shù)據(jù)得出的有限地質(zhì)認識，在報告交付時這些成果尚沒有、也無法得到驗證；采區(qū)三維地震數(shù)據(jù)中含有大量、豐富的信息，提交報告所提取并利用的尚不足三分之一，大多數(shù)有用信息沒能夠挖掘應(yīng)用，甚為可惜；礦井建設(shè)和生產(chǎn)采掘過程中揭露的大量地質(zhì)現(xiàn)象，是對原報告地質(zhì)認識的檢驗和約束，在目前煤炭生產(chǎn)與勘探相分離的情況下，礦井揭示的地質(zhì)現(xiàn)象不能及時反饋給地質(zhì)人員，地質(zhì)人員無法進一步深化對地質(zhì)成果的認識，無法精細預(yù)測地質(zhì)條件的變化。

筆者認為，煤礦地質(zhì)工作實質(zhì)是一個將預(yù)測地質(zhì)模型逐步修正、不斷轉(zhuǎn)化并最終形成一個真實地質(zhì)實體的過程。在礦井采掘過程中揭露的日益豐富的地質(zhì)信息約束下，深度挖掘煤田地質(zhì)勘查、采區(qū)三維地震勘探及井下物探所內(nèi)蘊的地質(zhì)信息，提高礦井地質(zhì)條件的預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)確性，才能為礦井建設(shè)提供更準(zhǔn)確、更詳細、更全面、更及時、更有效的地質(zhì)保障[2-3]。

研究區(qū)選定陜西省黃龍侏羅紀煤田永隴礦區(qū)郭家河煤礦，面積94.72km2，侏羅系中統(tǒng)延安組為礦區(qū)主要含煤地層，主要可采煤層3號煤層，煤層埋深178～588m，平均可采厚度11.66m；礦井設(shè)計規(guī)模500萬t/a，服務(wù)期限為61.3a，單水平開采，采用綜采放頂煤采煤工藝。該礦曾進行了系統(tǒng)完整的地質(zhì)勘查工作，積累了豐富的勘查地質(zhì)資料。采礦實際遇到的影響煤礦安全生產(chǎn)主要地質(zhì)問題有：煤厚變化、地質(zhì)構(gòu)造、頂板水害、瓦斯涌出及礦山壓力等。

1 采區(qū)三維地震勘探成果分析

在Ⅰ、Ⅱ盤區(qū)范圍共進行三維地震勘探面積31.64km2。在生產(chǎn)三維地震勘探解釋階段，基于單機工作站的計算能力，僅利用了密度和波速兩個物性參數(shù)，得到地震數(shù)據(jù)的波阻抗，以煤層特有的低波阻抗的特征，對其頂?shù)捉缑媸叭〔⑦M行厚度轉(zhuǎn)化，得到煤層厚度變化趨勢；地震解釋地質(zhì)構(gòu)造時以垂直時間剖面為主，結(jié)合地震屬性提取技術(shù)，在區(qū)內(nèi)解釋出不同規(guī)模的斷層70條、褶曲27條。斷層以走向NW、NE、NNE向的張性正斷層為主，落差多集中在5～20m；褶曲走向主要為近EW、NS。

目前礦井采掘活動集中在Ⅰ盤區(qū)，開采3號煤層，截止2016年，完成1301、1303、1304、1305、1306共5個工作面的開采，1307工作面正在掘進中，實際開采面積1.4km2。分析已經(jīng)開采區(qū)域的地質(zhì)條件的預(yù)測和驗證結(jié)果，以1307工作面為例，按50m間隔讀取煤層開采數(shù)據(jù)與三維地震解釋成果對比，三維地震預(yù)測的煤層厚度絕對誤差為-0.4～12.5m，相對誤差最大137.07%、最小2.37%，平均相對誤差34.0%。地震地質(zhì)成果能反映煤層厚度變化趨勢，但在個別地段誤差偏大；在已開采范圍內(nèi)，三維地震勘探解釋10條褶曲、5條斷層，均得到生產(chǎn)的揭示，另有巷道生產(chǎn)揭示的4條褶曲和2條斷層三維地震未給予解釋，褶曲查明率為71.5%、斷層查明率為71.4%。

礦井采掘?qū)嶋H揭示情況說明，對影響郭家河煤礦安全生產(chǎn)的主要地質(zhì)條件的預(yù)測精度有待進一步提高。精細解釋中，基于計算速度為25萬億次/s的HPC高性能計算機平臺，先對地震數(shù)據(jù)進行了重新處理，特別注重炮檢點空間位置的檢查，注重對Ⅰ、Ⅱ盤區(qū)地震數(shù)據(jù)進行接邊處理、靜校正和干擾波消除等工作，確保地層及構(gòu)造的精確成像。緊密結(jié)合測井?dāng)?shù)據(jù)與礦井采掘信息，對處理后的三維地震數(shù)據(jù)體進一步認識和分析，對煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、水害等礦井地質(zhì)條件進行精細預(yù)測預(yù)報研究。

2 煤層厚度精細解釋與預(yù)測

煤層厚度精細解釋采用了波阻抗綜合反演預(yù)測技術(shù)，以測井?dāng)?shù)據(jù)為約束，以地震數(shù)據(jù)控制，采用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演方法，根據(jù)煤層在測井曲線上的低密度、低波速、高電阻率、低伽馬等特征，進行模型估算及反演，反演波阻抗、伽馬等多種特性數(shù)據(jù)體，再利用多種物性參數(shù)對巖性的敏感程度及礦井生產(chǎn)揭示煤層的物性特征得到轉(zhuǎn)換閾值(其中煤層的閾值為：密度<1.8g/cm3，電阻率>50Ω·m，伽馬<90gapi)，計算得到巖性轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)體，把垂向時窗比例放大，拾取煤層的頂?shù)装宀⑦M行時深轉(zhuǎn)換，得到煤層厚度變化情況，見圖1。

在精細解釋的煤厚變化趨勢上，1307皮帶順槽煤厚在1 300m后出現(xiàn)跳水現(xiàn)象，1 400m附近出現(xiàn)無煤區(qū)，該結(jié)論與實際生產(chǎn)中所揭示的情況基本吻合(圖2)。以50m為間隔讀取1305、1306、1307工作面生產(chǎn)揭示情況，二次解釋較一次解釋的煤厚平均誤差分別從-8.3%、7.6%、34%降低到0.9%、1.0%、8.1%；精度提高了6.6%～25.9%，解釋精度平均提高15%。

3 煤層缺失帶精細解釋與預(yù)測

為降低多解性，精細解釋綜合利用了垂直時間剖面、波阻抗反演數(shù)據(jù)體、地震屬性圖和煤層聚煤規(guī)律分析共同解釋煤層缺失。在垂直時間剖面上，煤層缺失特征是煤層反射波波組連續(xù)性變差、能量變?nèi)踔料?。在方差屬性圖上，煤層沉積穩(wěn)定時，波組同相性好、差異性小、色彩均勻；煤層無沉積或煤厚變小、不連續(xù)，則地震波能量變差、 方差圖上表現(xiàn)出色彩斑瀾、雜亂。還進行了巖相古地理分析。從巖相古地理格局來看，礦區(qū)煤層的沉積相具有沉積環(huán)帶狀特征，礦井中部沿東西向為富煤帶，且東西向沉積穩(wěn)定、煤層厚、結(jié)構(gòu)簡單，向南北分別過渡為穩(wěn)定聚煤區(qū)至含煤過渡帶，煤層位于在古隆起與河漫沼澤的過渡帶沖積相區(qū)，到礦區(qū)邊界附近，煤層迅速變薄至不可采，甚至尖滅，煤層賦存受古地形影響較大。

圖1 煤層厚度反演連井剖面Figure 1 Coal seam inversion cross-well section

圖2 1307工作面一、二次解釋煤層厚度精度對比Figure 2 Comparison of working face No.1307 coal seam thickness primary and secondary interpreted result accuracies

圖3為Ⅰ盤區(qū)方差體切片，圖中黃色區(qū)域為煤層沉積穩(wěn)定區(qū)；紅、黃色相雜處為煤層沉積變薄至缺失帶。精細解釋后，調(diào)整了原來的9處缺失邊界、新增缺失區(qū)3處。以1307工作面為例， 在掘進至約1090m時，煤層變薄至尖滅，采掘被迫停工，僅從周邊施工鉆孔來看，煤層沉積連續(xù)無異常；實際上，缺失段正處于B6背斜核部，該處為南部大型古隆起延伸至礦區(qū)的一個狹長帶，見圖4。

4 地質(zhì)構(gòu)造的精細解釋與預(yù)測

在眾多的地震屬性中，只有少量的地震屬性能反應(yīng)礦井的構(gòu)造特征，而且單一屬性不能完全反映礦井所有構(gòu)造，因此有必要優(yōu)選一些對構(gòu)造特征比較敏感的屬性，綜合對地質(zhì)構(gòu)造反映的優(yōu)勢，實現(xiàn)礦井構(gòu)造精細解釋。研究中采用RGB屬性融合技術(shù)，它能將三種不同屬性融合形成新影像，并基于三基色(紅、綠、藍)原理，使三基色彼此耦合，形成色彩豐富的新圖形，直觀反映地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)[4-5]。融合前，先提取單一地震屬性、采用相關(guān)性分析方法，對地震屬性進行優(yōu)選，再以礦井采掘揭露的斷層產(chǎn)狀及空間展布特征等信息作為判定標(biāo)準(zhǔn)，對屬性進一步優(yōu)選，選定傾角、方位角、相似性、彎曲度等地震屬性，進行RGB 三元色融合(見圖5)，實現(xiàn)對單個有效地震屬性求同存異，對屬性異常進行放大，提高了對小構(gòu)造的反映能力。

圖3 Ⅰ盤區(qū)方差屬性平面圖Figure 3 Panel I variance attribute plan

圖4 煤層厚度與古地理疊合圖(局部)Figure 4 Stacking chart of coal seam thickness and paleogeographic map

圖5 Ⅰ盤區(qū)單一地震屬性與屬性融合效果對比Figure 5 Comparison of panel I single seismic attribute and attribute fusion effects

在地質(zhì)構(gòu)造精細解釋的基礎(chǔ)上，采用專業(yè)地震軟件，根據(jù)礦區(qū)的實際地質(zhì)構(gòu)造特征，利用測井、地質(zhì)和鉆探資料，計算拉梅常數(shù)和剪切模量等參數(shù)，建立地質(zhì)模型、力學(xué)模型及數(shù)學(xué)模型，運用三維有限差分數(shù)值模擬方法對應(yīng)力場進行模擬，研究構(gòu)造、地層厚度、區(qū)域應(yīng)力場等地質(zhì)因素，預(yù)測地應(yīng)力的分布規(guī)律。從反演得到的地應(yīng)力方向與應(yīng)力值分布規(guī)律看，礦區(qū)主要應(yīng)力方向由近N-S向和NW-SE向兩組組成，且以N-S向為主要應(yīng)力方向，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育帶附近地應(yīng)力集中，地應(yīng)力分析與地質(zhì)構(gòu)造特征一致。

精細解釋后，對個別斷層及褶曲的空間展布進行了調(diào)整，全區(qū)新解釋斷層38條、褶曲10條，新解釋出的構(gòu)造規(guī)模相對較小，以5m左右的斷層居多。對比地質(zhì)揭示情況，地質(zhì)構(gòu)造精細解釋小型(小于5m斷層，小于10m褶皺)地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)率提高30%以上。在此基礎(chǔ)上，采用模糊評判對構(gòu)造復(fù)雜程度進行分類，為礦井水害防治工作提供參數(shù)。

5 礦井水害危險性精細預(yù)測

5.1 多參數(shù)巖性反演技術(shù)

常規(guī)波阻抗反演僅僅只利用了測井曲線中的聲波和密度曲線，而忽略了其他有價值的測井曲線，得到的也只有波阻抗一種物性參數(shù)結(jié)果，通常主要用來進行煤層厚度解釋。研究過程中把測井和地震數(shù)據(jù)結(jié)合起來，用地震數(shù)據(jù)的解釋層位為控制手段，以測井曲線為出發(fā)點進行外推內(nèi)插，通過主組分分析形成初始地質(zhì)模型，然后進行模型估算，并反演出波阻抗、伽馬、電阻率、自然電位等多種屬性數(shù)據(jù)體；再利用閾值計算得到巖性轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)體，這樣充分利用了多個物性參數(shù)的對于巖性的敏感程度，可反演得到密度、電阻率、自然伽馬三維數(shù)據(jù)體，將所有測井曲線的密度、電阻率和自然伽馬進行交匯分析，確定各巖性的閾值，礫巖閾值：密度≥2.2g/cm3，電阻率>150Ω·m，伽馬小于160GAPI；泥巖閾值：密度≥1.8g/cm3，電阻率<100Ω·m，伽馬≥160GAPI；砂體閾值：密度≥1.8g/ cm3，電阻率≥50Ω·m，伽馬≤160GAPI；其他為砂質(zhì)泥巖或者泥質(zhì)砂巖(圖6)，基于此分析，可以分別圈定出洛河組砂礫巖底界面和延安組砂巖頂界面(圖7)。

圖6 密度、電阻率和自然伽馬測井交匯示意圖Figure 6 A schematic crossplot of density, resistivity andgamma-ray well logging

5.2 洛河砂巖富水性預(yù)測

充水含水層的富水性分區(qū)是準(zhǔn)確評價煤層頂板涌(突)水條件的一個重要因素。影響地層富水性的因素是多方面的，包括區(qū)域構(gòu)造、巖性、孔隙性等[6]，研究基于MAPGIS與AHP(層次分析法)耦合的“富水性指數(shù)”方法[7]，根據(jù)地震數(shù)據(jù)反演結(jié)果、礦區(qū)水文地質(zhì)試驗和相關(guān)資料， 優(yōu)選含水層富水性的5個主要控制因素：含水層厚度、平均孔隙度、視電阻率、沖洗液消耗量和構(gòu)造發(fā)育程度，構(gòu)建白堊系洛河組含水層富水性AHP(層次分析法)評價的判斷矩陣，并計算出各層單排序的權(quán)值，建立含水層富水性層次分析結(jié)構(gòu)模型。

基于AHP計算各主控因素權(quán)重，再對各主控因素數(shù)據(jù)進行歸一化處理，利用MAPGIS的空間信息疊加功能將各主控因素按其權(quán)重綜合成一個富水性量化指標(biāo)，即富水性指數(shù)。建立礦區(qū)煤層頂板洛河組充水含水層富水性評價模型為：

(式中，f1(x,y)、f2(x,y)、f3(x,y)、f4(x,y)、f5(x,y)分別為含水層厚度、平均孔隙度、沖洗液消耗量、視電阻率和斷層密度在位置(x,y)的同化值。)

根據(jù)富水性指數(shù)大小，選擇分區(qū)閾值為0.26、0.38、0.50，將該含水層分為富水程度不同的4個區(qū)域：①相對較強富水區(qū)(CI>0.50)；②中等富水區(qū)(0.38

5.3 突水危險性預(yù)測預(yù)報

回采期間，1303、1304、1306工作面均發(fā)生頂板涌突水事故。工作面瞬時突水強度大于300m3/h的有3次，最大突水強度達700m3/h，均屬大突水點。單次突水總量為5 300～200 000m3。造成重大財產(chǎn)損失和安全隱患。 工作面涌突水具有如下特征：

①涌突水總量小而強度大；②涌突水與工作面推進速度及距離密切相關(guān)；③涌突水水量較大時往往伴隨著礦壓顯著增大，涌水量較大的涌突水事故與礦壓關(guān)系密切；④涌突水危害嚴重，大的突水全部伴隨著冒頂、抽頂、煤避片幫、支架壓死等現(xiàn)象。分析表明，這數(shù)次水害的發(fā)生均以洛河組砂巖含水層水的涌入為主。礦井突水危險性預(yù)測預(yù)報應(yīng)以含水層富水區(qū)空間分布、煤層頂板覆巖結(jié)構(gòu)及厚度、地質(zhì)構(gòu)造部位等幾個因素作為主要判定因素。

(1)富水性強的洛河含水層處于導(dǎo)水裂隙帶之上下沉彎曲帶內(nèi)，是洛河砂巖水突水的有利條件。盡管礦井直接充水含水層為直羅組砂巖裂隙含水層及延安組砂巖裂隙含水層，但是該組地層厚度小、連續(xù)性較差、有砂泥巖互層，富水性弱，對礦井開采威協(xié)不大；洛河組砂礫巖含水層分布廣、厚度大、富水性較強，是影響礦井安全生產(chǎn)的主要含水層；富水性分區(qū)平面圖上相對富水區(qū)處工作面回采時突水危險性較大。

當(dāng)洛河組砂礫巖含水層作為主要充水含水層、組成煤層覆巖時，若該含水層處于導(dǎo)水裂隙帶之上下沉彎曲帶，則有條件形成突水水源。根據(jù)礦區(qū)周圍相似條件的崔木煤礦、下溝煤礦、大佛寺煤礦等5個煤礦9 個工作面導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育特征，研究了深埋特厚煤層綜放開采導(dǎo)水裂隙帶高度(Hf)與煤層采厚(M)、工作面傾向長度(L)、煤層開采深度(H)等相關(guān)因素間的關(guān)系計算公式[9-10]：Hf=-154.534+18.777 19M+0.446 365L+0.157 095H，可知煤層采厚是影響導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育的主要因素、工作面傾向長度、煤層開采深度是次要影響因素；由數(shù)值模擬、相似材料模擬及鉆孔實測等多種技術(shù)手段，分析得出了研究區(qū)特定條件下煤層開采導(dǎo)水裂隙帶高度與煤層采厚的比值范圍為9.17～13.06(表1)。3煤采厚取12m，則導(dǎo)水裂隙帶最大高度為156.72m。比較區(qū)內(nèi)煤層覆巖結(jié)構(gòu)與冒裂帶發(fā)育高度，可知一般情況下，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育在煤系之中或達洛河組底部、安定組上部，則洛河組含水層處于導(dǎo)水裂隙帶之上下沉彎曲帶內(nèi)，這形成了洛河組承壓水突水的有利條件。

表1 郭家河煤礦導(dǎo)水裂隙帶高度對比及綜合確定

(2)洛河組砂巖之下發(fā)育厚度較大且穩(wěn)定的軟性巖層，易形成覆巖“離層帶”。分析表明，當(dāng)沉降彎曲變形帶內(nèi)的洛河砂巖層內(nèi)出現(xiàn)了“離層帶”，洛河組砂巖水匯聚而后才能突入礦井形成水害。是否能形成離層帶取決于彎曲變形帶內(nèi)的覆巖結(jié)構(gòu)及特征。根據(jù)組合梁原理，離層帶形成基于特定的覆巖力學(xué)結(jié)構(gòu)，通常易形成于具有軟硬互層結(jié)構(gòu)地層中，且主要發(fā)育于厚層堅硬巖層底部。區(qū)內(nèi)洛河組砂巖之下、安定組上部多為厚度較大且穩(wěn)定發(fā)育的砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)沙巖等軟性巖層，隨著煤層開采及地層塌落變形，可在洛河組砂巖底部與下伏砂泥巖間形成規(guī)模較大的離層[8]，在這種離層空間內(nèi)部，容易積聚大量來自洛河組砂巖含水層的補給，一般含水量較大。

(3)斷層和褶曲構(gòu)造軸部是突水危險性較大部位，尤其是大型向斜的軸部附近。褶曲軸部構(gòu)造應(yīng)力集中，工作面頂板壓力顯現(xiàn)明顯，通常是離層空間形成的有利部位或突水薄弱地帶；礦區(qū)張性正斷層在拉張應(yīng)力的作用下，斷面破碎，易形成水源通道也是突水危險性較大部位。研究區(qū)已發(fā)生的4次突水事故，突水位置均靠近向斜軸部區(qū)域。如1304工作面“9·7”水害發(fā)生于工作面回采405m處，1306工作面“1·12”涌突水發(fā)生于工作面回采1 011m處，分別位于X2和X+1向斜軸部。

此外，結(jié)合水害發(fā)生前常伴隨的瓦斯突出、冒頂、抽頂、煤壁片幫、支架壓死及觀測水位急劇下降等規(guī)律，可以建立對離層水害突水核心預(yù)報的指標(biāo)體系，實現(xiàn)離層水害的精準(zhǔn)預(yù)報預(yù)警；也可以有的放矢地提前采取工程措施，消除水害發(fā)生的條件，做到防患于未然。

6 結(jié)論

煤礦地質(zhì)條件精細預(yù)測預(yù)報是煤礦安全高效開采的基礎(chǔ)。針對影響郭家河煤礦安全生產(chǎn)的主要地質(zhì)問題，利用資源勘查采區(qū)三維地震勘探成果和礦井采掘信息的集成和融合，對煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、水害等礦井地質(zhì)條件進行精細預(yù)測預(yù)報研究。建立了多參數(shù)反演煤層厚度的綜合預(yù)測技術(shù)，使煤厚預(yù)測準(zhǔn)確率提高15%，采用地震屬性融合技術(shù)提高小構(gòu)造的識別能力，預(yù)測地質(zhì)構(gòu)造準(zhǔn)確率提高30%。基于三維地震信息識別含水砂體的空間分布，建立了充水含水層富水性層次分析結(jié)構(gòu)模型和水害危險性地質(zhì)預(yù)測方法。有效解決了三維地震勘查成果浪費和礦井采掘地質(zhì)信息脫節(jié)、導(dǎo)致礦井地質(zhì)保障弱化的問題，取得了煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件精細預(yù)測預(yù)報技術(shù)的突破。研究成果為煤礦工業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)工作面布置及煤礦地質(zhì)災(zāi)害防治提供了地質(zhì)依據(jù)；對國內(nèi)煤礦尤其是復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦的安全高效生產(chǎn)提供了低成本但有效的地質(zhì)支撐。

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PrecisePredictionandForecastingTechnologiesandTheirApplicationunderCoalmineComplexGeologicalCondition

Duan Zhonghui1,2, Ma Li1,2, Gao Yang1,2, Shi Xiuchang1,2and Lyu Guangluo1,3

(1.Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization, Ministry of Land and Resources,Xi’an, Shaanxi 710026; 2.Shaanxi Coal Geology Group Co. Ltd., Xi’an, Shaanxi 710021; 3.Shaanxi No.186 Coal Geology Co. Ltd., Xi’an, Shaanxi 710065)

The underutilized 3D seismic prospecting information and disjointed with coalmine mining work geological information are common phenomena in geological support works. In allusion to main geological issues impacting safety production in the Guojiahe coalmine, using winning district 3D seismic prospecting results and coalmine mining work information integration and fusion, carried out studies on precise prediction and forecasting of coalmine geological conditions of coal seam thickness, geological structure, water disaster etc. Taking coalmine extraction and well logging data as constrained conditions established multi-parameter inversion coal seam thickness comprehensive prediction technology. Thus make the accuracy rate of coal seam thickness prediction 15% improved. Through seismic attribute fusion has improved minor structure identification ability, accuracy rate of predicted geological structure 30% improved. Based on 3D seismic information identified water-bearing sand mass spatial distribution, established water filling aquifer water yield property AHP structural model and water disaster hazard geological prediction method. The studied results have provided low cost but effective geological support to safe and efficient production of coalmines with complex geological condition.

3D seismic prospecting; geological guarantee; coal seam thickness; coalmine water disaster; precise prediction

國土資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室項目(ZZ2013-3、ZZ2016-2)。

段中會(1963—)，男，陜西商洛人，教授高級工程師，從事煤田地質(zhì)與勘探技術(shù)研究，現(xiàn)任國土資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室主任。

2017-08-01

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.09.11

1674-1803(2017)09-0053-08

A

責(zé)任編輯：孫常長