基于随机森林声波曲线构建的盾构机掘进路线预测

近年来,煤矿井下为了提高生产效率,将盾构机应用到巷道掘进中。地质条件是决定盾构机工作效率的重要因素,盾构机施工围岩以石灰岩、砂岩等中硬岩最为有利,因此拟掘进巷道位置的岩性预测成为提高盾构机工作效率的核心问题。目前地震反演是岩性预测的重要手段,阳泉新景区块由于部分声波测井曲线缺失,对波阻抗反演产生了影响,因此,如何利用已有的测井曲线生成缺失的声波测井曲线以及如何利用盾构机工作行进中的岩性揭露数据不断更新前方岩性分布预测结果成为当前亟待解决的关键。首先对测井曲线进行标准化等预处理,针对声波测井曲线缺失问题,引入随机森林回归算法,利用密度(Density)、自然伽马(GR)、视电阻率(Res)和自然电位(SP)4种测井曲线作为特征变量,建立曲线回归预测模型,预测声波(P-wave)测井曲线。在分析声波曲线和伽马曲线原理的基础上,进行拟声波曲线构建并做拟声波反演,在反演数据体上解释K7砂岩的顶和底界面,将解释得到的地震解释层位信息从时间域数据转换到深度域,经验证实预测结果与揭露数据符合率较高。同时,结合盾构机工作行进中的岩性揭露数据对目标巷道剖面的K7砂体分布预测进行了多次更新迭代,精细刻画了巷道位置K7砂岩的分布情况,为盾构机掘进路线优选提供了有效指导。

级联反演在煤矿盾构机掘进路线优化中的应用

盾构机在煤矿岩巷中的使用极大地提高了煤矿生产的效率,煤层及其围岩的精细刻画对于盾构机安全掘进路线的选取至关重要。为了得到煤层周围岩层岩性的精细分布特征,以泊里矿区为例,首先利用基于模型的波阻抗反演划分煤及灰岩;针对难以识别的砂泥岩体,选取了对砂泥岩敏感的自然伽马曲线,并将其重构为拟声波曲线进行拟声波反演加以区分,进而得到煤系地层岩性的综合预测成果。在此基础上,通过层位追踪获得各岩层顶底界面,采用精确的时深转换技术将层位数据从时间域转换到深度域,使其可以直观地反映岩层的分布特征,实现了15#煤层顶板及其上部岩层岩性的精细刻画。结果表明:该方法可以精确地预测出煤层及其围岩的空间分布特征,为矿区盾构机掘进路线的选定提供地质依据。