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成果名称：应用地震信息预测煤层厚度及其顶板岩石（体）力学参数
申请单位：中国矿业大学（北京）
中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院
成果编号：鉴字[教CW2008]第001号
鉴定日期：2008年6月29日
学 科：地学
成果简介：本项目为横向项目，同时也是国家重点基础研究发展计划资助（973计划）课题：矿井突水的危险性评价理论与方法（2007CB209405）的有机组成部分。如何从地震信息中提取更多的地质信息，实现煤层厚度、顶底板岩性及其力学参数预测，对于煤炭高产高效安全生产具有重要的理论和应用意义。为此中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院在2006年科研项目中立项与与中国矿业大学（北京）合作开展《应用地震信息预测煤层厚度及其顶板岩石（体）力学参数 》项目研究，为煤矿三维地震勘探区提供准确的煤层厚度和地质力学参数。
在煤田地震勘探领域，除了要查明采区内构造外，还要提供煤层厚度和顶底板岩性及其力学参数的变化情况。随着综采技术的发展，煤厚的变化情况和顶底板岩性及其力学参数成了急需解决的问题，由于大部分煤层属于典型的薄层，垂向分辨率达不到解决煤厚和岩体力学参数的要求，本项目解决了利用地震信息预测煤层厚度和顶板岩体力学参数问题。
（1）本项目在三维地震数据体中选取合适的时窗，提取振幅类、频率类、瞬时类等42种地震属性，建立了地震属性数据库，从中优选出最有意义的地震属性作为煤厚预测模型基本参数，建立煤层厚度预测的BP神经网络模型，预测煤层厚度，实际预测统计误差小于10%。
(2)通过超声-时间动态测试和岩石力学试验，建立了①纵、横波速度，纵、横波速度与密度的转换关系；②煤系沉积岩石动、静态弹性力学参数的转换关系；③煤系岩石物理力学参数与声波速度的转换关系。揭示了煤系沉积岩石物理力学特性及其受控因素，为应用三维地震信息预测煤层及其顶底板岩体物理力学参数奠定了基础。
（3）采用波阻抗反演层速度方法获得煤层及其顶底板岩体层速度，结合密度资料实现了煤层及其顶底板岩体原位密度、动弹性模量、动泊松比、抗压强度、抗拉强度、凝聚力和内摩擦角等物理力学参数预测；开发了基于地震信息的岩体物理力学参数分析软件（国家软件版权登字第059396号）；成功应用于淮南潘东区和铁法小康矿勘探区，为煤层顶板稳定性分析和矿井突水灾害评价以及煤炭开采巷道、采场围岩支护设计等提供了重要依据。
相关研究成果除已在国内外重要刊物发表外；有关理论研究成果编写了1部专著已由科学出版社（2006）出版。同时，相关研究成果已在淮南潘东西四采区北区、铁法小康矿南二扩大采区、上海大屯姚桥矿西六采区、河南神火煤电股份有限公司薛湖煤矿和河南神火兴隆矿业有限责任公司泉店煤矿三维地震勘探区得到应用，取得了好的应用效果。通过对小康矿南二扩大采区1煤层厚度及其顶板岩体力学参数以及地应力分布状况的预测，煤层厚度预测统计误差小于10%，为采区工作面布置和巷道支护设计提供了科学依据，节省巷道掘进工程量7895米，直接经济效益达 11750万元。
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