[发明专利]一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法

说明书

本申请涉及一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法，包括：使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，获得煤层密度、体积模量和剪切模量；根据煤层密度、体积模量和剪切模量确定预测指标；将目标区域的预测指标、煤层密度、体积模量和剪切模量的分布情况进行综合分析，获得煤与瓦斯突出危险区的分级预测结果。本申请提出的三参数AVO分析方法能够直接反演出地质介质地震响应的密度ρ、体积模量K和剪切模量μ三个弹性参数特征，到了三维反演，能够更准确地反映地质体的岩石物性差异，预测效果好；能够精准地查明煤与瓦斯突出灾害源分布特征，显著提高了煤与瓦斯突出危险区的可预测性以及预测的精准度和可视性。

技术领域

本申请涉及矿山安全技术领域，具体涉及一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，是一种瓦斯特殊涌出的现象。大量的现场调查和试验研究，发现煤与瓦斯突出总是首先发生在煤体结构遭到严重破坏的软煤分层中，大部分煤与瓦斯突出危险区域都是构造煤的分布区域，实际上关于构造煤的研究资料表明：

1)构造煤发育区域由于煤体孔隙度、渗透性大而成为瓦斯良好富集带；

2)构造煤具有解析速度快的特点；

3)构造煤发育区域容易引起地应力集中；

4)构造煤强度低，抵抗外来破坏的能力最小。

因此，在煤岩层和瓦斯组成的力学系统中，构造煤起到了核心作用。煤与瓦斯突出发生与否就取决于地压和瓦斯膨胀能对煤壁所产生的侧向压力大小和煤体抵抗破坏能力两方面的关系。也就是，如果将煤与瓦斯突出看为一个力学过程，它必然有一个作用于物质实体(比如原生煤、构造煤)的动力，同时煤体也产生抵抗力，即阻力。当阻力大于动力，突出就被有效地遏制，而阻力小于动力时，突出就不可避免地发生。基于以上大部分煤与瓦斯突出危险区域都是构造煤的分布区域的认识，认为煤与瓦斯突出危险区的预测以构造煤分布规律为基础，可以利用煤体结构探测来进行煤与瓦斯突出危险区的预测。

相关技术中，对构造煤的描述方法存在多种，主要是从构造煤与地质构造的关系，寻找构造部位进行预测，该方法由于受到钻孔点信息与地质体的不可见性，对于构造煤的预测具有很大的主观性。并且传统方法使用的已知地面或井下钻孔、取芯等散点数据，只能进行大面积的大体预测，无法进行局部点性精细预测。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于AVO反演的煤与瓦斯突出危险区预测方法，包括：

使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，获得煤层密度、体积模量和剪切模量；

根据煤层密度、体积模量和剪切模量确定预测指标；

将目标区域的预测指标、煤层密度、体积模量和剪切模量的分布情况进行综合分析，获得煤与瓦斯突出危险区的分级预测结果。

进一步地，所述使用叠前地震数据体进行三参数AVO反演，包括：

根据三参数AVO反演方法获得密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率；

根据三角关系式将反演公式进行转换；

根据转换后的公式计算煤层密度；

根据纵波速度、横波速度和煤层密度计算煤层体积模量、煤层剪切模量。

进一步地，获得密度变化率、纵波速度变化率、横波速度变化率的三参数AVO反演方法公式为：