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第地质学报ACTAGEOLOGICASINICAVo1．82No．10

年10ct．2008

不同结构类型煤体地球物理特征差异分析和

纵横波联合识别与预测方法研究

彭苏萍，杜文凤，苑春方，勾精为，何兵寿

煤炭资源与安全开采国家重点实验室，中国矿业大学，北京。100083

内容提要：本文以对国内外煤层气地球物理探测理论与技术研究现状进行系统回顾和分析的基础上，以淮南

矿区主采煤层13—1煤为例，详细分析和研究了不同结构煤层的测井曲线特征及其与煤层气富集之间的关系；分析

研究了多波多分量地震勘探技术在煤层气勘探中的应用基础和主要技术方法，并建立了煤层气富集区预测的测井

参数门限和多波地震勘探的技术指标，首次明确指出煤层气富集区和煤矿瓦斯突出灾害区有本质不同，并在地球

物理标志中有明显的分辨特征。

关键词：煤层气富集区；瓦斯突出灾害区；测井技术；多波多分量地震勘探技术

煤层瓦斯引起的突出灾害，严重威胁着矿井的安参数计算、根据煤层裂隙密度计算慢横波速度的模

全生产和矿工的人身安全，是制约煤炭工业健康发展拟方法选择等。这些测定和计算的结果表明：①对

的最大障碍。煤层瓦斯又是赋存于煤层中的一种自于干裂缝或含气裂缝煤层，其纵波和径向横波的速

生自储式的非常规天然气(煤层气)，是一种新型的洁度，在平行裂缝方向上最大，在垂直裂缝方向上最

净能源。因此煤层瓦斯的勘探开发利用，不仅能够大小，可借此检测裂缝方位。②在较低的围压下，煤的

大改善煤矿安全生产条件，减少以至杜绝煤矿事故的／比值(也可表示为泊松比)随裂缝密度的增加

发生，而且可以对常规油气资源进行补充。而增大，且对于水饱和岩芯及气饱和岩芯其增大程

通过多年研究，我们发现，煤与瓦斯突出大多发度不同，前者的增大程度比后者高，并可作为判断裂

生在煤体破碎的“构造煤”中，煤体破坏程度越严重，缝密度和识别裂缝流体性质的一个标志。③由砂

煤的强度越低，突出危险性越大。而煤层气富集地岩一煤层界面P波AVO相应的模拟计算表明

区的煤体尽管其中有大量的裂隙存在，但煤体结构AVO梯度是炮检方位与裂隙密度的函数。在中等

仍保持完好，煤体的强度比突出煤体要大得多，煤矿人射角的情况下，炮检方位与裂缝走向平行时AVO

开采中的突出煤体和煤层气富集煤体有着较大的差梯度最小，垂直时最大；在炮检方位与裂隙方位垂直

别。实验证明，瓦斯突出煤体与煤层气富集煤体在情况下，AV0梯度随裂缝密度的增加而变大，当裂

超声波参数、弹性参数、强度参数、电阻率等物理特缝密度为零时，AVO梯度等同于各向同性情况

性上存在着明显的差异(何继善等，1999)，这为地球(Ramoseta1．，1994，1997；Cheneta1．，1999；Riedel

物理方法进行煤与瓦斯突出区和煤层气富集区预测eta1．，2003；Russelleta1．，2003；Pengeta1．，

奠定了良好的基础。2006)。上述规律可作为P波检测裂缝方位与密度

专门针对煤与煤层气勘探与开发问题所进行的的依据。④Hudson模型不适用于模拟裂缝密度很

多分量地震勘探研究为数较少。在基础研究方面主高的煤层(用这种模拟计算的慢横波速度偏小)

要有美国CedarHill煤田Fruitland煤层岩芯的速(H