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1、第34卷第5期煤炭科学技术2006年5月淮南矿区煤层衰减特征及品质因子分析张平松,刘盛东,赵秋芳,郭立全(安徽理工大学资源与环境工程系,安徽淮南232001)摘要:为研究煤层衰减和品质因子特征与煤层突出危险性之间的关系,将震波探测技术应用于煤层衰减和品质因子测定试验中,对淮南矿区主采煤层进行了测试与分析研究。根据试验研究结果,淮南矿区煤层随着突出危险性的增加,煤层品质因子值迅速减小,衰减系数增加。定义品质因子小于1,衰减系数大于01005为高瓦斯突出煤层。监测煤层衰减特征和品质因子变化特征对预测煤与瓦斯突出具有重要的
2、实际意义。关键词:煤层衰减;品质因子;煤与瓦斯突出;震波探测中图分类号:TD71312文献标识码:B文章编号:0253-2336(2006)05-0083-03FactoranalysisonseamreducedfeaturesandqualityinHuainanMiningAreaZHANGPing2song,LIUSheng2dong,ZHAOQiu2fang,GUOLi2quan(DepartmentofResourcesandEnvironmentEngineering,AnhuiUniversityof
3、ScienceandTechnology,Huainan232001,China)[2,3]波及尾波等信息进行求取。而在研究地震波衰1概述减机制与特定地区岩石品质因子规律时通常采用实[4]从地震波传播的特征来说,由于地球介质的非验室测定的方法。为了研究淮南矿区煤层衰减完全弹性,波在传播过程中能量会在介质中被损耗机制,深入研究了不同煤层中震波传播、衰减规和吸收,使地震波的振幅衰减,这种不同于波前扩律,采用震波探测技术中单边排列法,对淮南矿区散、界面(反射、透射、折射及绕射等)损失的煤层的衰减吸收特性进行了测试和研究。根
4、据实验[1]衰减,称为介质的吸收衰减,一般用无量纲Q观测结果,随着煤层物理力学性质的变化,煤层衰值即品质因子的大小来描述介质的弹性性质。Q值减特征和品质因子迅速发生变化,其中煤层的孔隙是用来度量介质中振动或波动能量的非弹性衰减率率对衰减系数的影响尤为突出。的物理量,是介质所固有的特性,反映了介质本身2淮南矿区煤层地质特征的物理力学性质。国内外许多学者对岩石的品质因子及衰减特征进行了大量的研究,对煤层衰减和品淮南地区煤田地处皖北平原南部,东西走向长质因子特征的研究却极少。100km,南北倾斜宽20～30km,含煤面积近
5、30002根据煤层自身结构特征对震波参数(如地震km,自上而下分为11个含煤段,编成A,B,C,波的速度、频率、衰减、品质因子等)的影响,D,E五组。A,B,C三组为主要开采煤层,可采分析不同煤层的瓦斯特征和弹性波参数之间的关煤层9～18层,厚22～34m,其中C13厚6～10m。煤田地层属于华北型沉积层序,是华东地区重要的系,寻找波动参数与瓦斯特征的敏感性,为预报预煤炭基地。测瓦斯动力现象提供实用可靠参数,这对准确预测煤田范围为一复向斜构造,属于秦岭东西向构瓦斯突出,减少瓦斯灾难的发生,有着重要的理论造带,受南北向
6、的压力控制,弧形构造比较突出。价值和现实意义。煤层赋存变化大,倾角7～90°,局部煤层具有倒确定介质品质因子的方法很多,采用何种方法3转现象。煤层相对瓦斯浓度10～22m/t,已测定取决于所研究的目的。如在研究地球内部构造及孕-2最大瓦斯压力为517MPa,压力梯度2142×10震区的物理状态时通常利用天然地震波的体波、面MPa/m。煤层松软且透气性差,透气性系数010222基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(03044403)～0108m/(MPa·d)。该次试验研究是以淮南83第34卷第5期煤炭科学技术2006
7、年5月矿区1,4,6,7,8,11,13槽煤层为主要对象,录煤层中地震波传播的波形曲线。煤层品质因子计[5]数据采集于煤层揭露较为全面、特征较为明显的谢算时,采用对数振幅谱比法计算煤层的Q值。一矿、潘一矿和新庄孜矿。通过大量的震波探测试验,根据采集的波形数据进行分析研究,现得到淮南矿区不同煤层的衰减3淮南矿区煤层衰减及Q值特征系数α及品质因子Q值特征。为了进行有效对比,依据探测的目的,对淮南矿区上述的3个煤矿研究中将煤层纵波波速(Vp)、横波波速(Vs)、煤层采用了震波勘探中的单边排列法进行数据采弹性模量(Ed)、孔
8、隙率(n)等震波相关参数均集,仪器同时采集不同测点同一震源激发信号,记进行计算,具体参数见表1。表1淮南矿区不同煤层地震波特征参数煤层编号V/km·s-1V/km·s-1E/MPanα/×10-3Qpsd1槽(谢一矿)110401521108218111117511726154槽(谢一矿)0171013501492191455150018045
