[发明专利]一种基于透射法槽波埃里相判识构造煤的方法

说明书

本发明涉及煤矿瓦斯安全领域，提供了一种基于透射法槽波埃里相判识构造煤的方法。根据槽波群速度频散方程，结合煤层与围岩速度参数，通过反演得到的埃里相速度拟合出埃里相速度与煤层横波速度关系式，当围岩横波速度一定时，埃里相速度与煤层横波速度成正比，可得到煤层横波速度分布，进而预测构造煤分布。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯安全领域，具体涉及一种基于透射法槽波埃里相判识构造煤的方法。

背景技术

国内煤矿地质结构的复杂性使得构造煤普遍发育，导致当前煤矿开采中煤与瓦斯突出灾害严重，因此找到一种有效可行的技术判识构造煤分布情况是目前煤炭勘探过程中亟待解决的现实问题。构造煤探测方法种类繁多，上世纪八十年代大多通过地质指标、显微组分、区域构造运动、构造应力分布等方法对构造煤分布特征进行定性分析；九十年代后，对构造煤分布的探测逐渐由定性分析深入到定量分析，主要通过钻井取芯、测井曲线、地震资料等方法判别构造煤。近几年，随着煤矿勘探要求的不断增高，勘探难度的不断加大，利用地震勘探手段探测构造煤发育成为研究热点，其中通过弹性波阻抗反演方法圈定构造煤分布引起众多学者的重视，但地面激发干扰因素强，分辨率不高。为提高地震波探测精度，在井下煤层中激发接收地震波，这就是槽波地震勘探。槽波在煤层中传播，信号中带有大量的煤层信息，槽波最显著的特征是频散，其传播速度随频率变化而变化。根据其频散曲线与煤厚的关系目前槽波地震勘探技术在煤层厚度探测等方面取得了良好的效果，但槽波应用于构造煤分布探测方面鲜有研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于透射法槽波埃里相判识构造煤的方法，用以解决煤矿开采中构造煤分布难以预测的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括提供一种基于透射法槽波埃里相判识构造煤的方法，包括以下步骤：

(1)求取槽波群速度频散方程，所述槽波群速度频散方程是槽波群速度关于槽波相速度、煤层横波速度、煤层密度、围岩横波速度和围岩密度的方程；

(2)所述槽波群速度频散方程中群速度最小值就是埃里相速度，由此将所述槽波群速度频散方程变换为埃里相速度方程，所述埃里相速度方程是埃里相速度关于煤层横波速度、煤层密度、围岩横波速度和围岩密度的方程；

(3)求取埃里相速度分布；

(4)计算所述埃里相速度方程中的参数；

(5)将所述埃里相速度分布和所述参数带入所述埃里相速度方程得到煤层横波速度分布；

(6)由所述煤层横波速度分布预测构造煤分布。

进一步的，所述槽波群速度频散方程是根据槽波相速度周期方程以及槽波群速度和相速度的关系推导得出，所述槽波群速度频散方程为

其中u和c分别表示槽波的群速度和相速度，ρ₁为围岩密度，ρ₂为煤层密度，v_s1和v_s2分别为围岩横波速度和煤层横波速度。

进一步的，所述埃里相速度分布通过求取埃里相走时并进行正则化层析反演得到，所述埃里相走时是根据透射法槽波群速度频散方程对应曲线上的最小值确定的。

进一步的，所述埃里相速度方程中的煤层密度由所述煤层横波速度表示，所述围岩横波速度是根据围岩纵波速度计算得到的，所述围岩纵波速度是根据槽波地震数据中初至波的时距方程计算得到的，所述围岩密度由所述围岩横波速度表示。

本发明的有益效果是：根据槽波群速度频散方程，确定埃里相与煤层横波速度的关系，结合煤层与围岩速度参数，当围岩横波速度一定时，槽波埃里相速度与煤层横波速度呈正相关关系，作为埃里相速度判识构造煤的理论基础。