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摘要：构造煤是煤构造变形的产物，具有区别于原生结构煤的储层特征和物性特征，研究构造煤的分布对瓦斯预测具有十分重要意义。研究了2种目前构造煤分布的预测方法，提出了构造煤研究及分布预测中存在的问题，论述了未来的发展趋势。指出构造煤分布的构造控制、构造煤地球物理预测的精确化和自动化是今后研究的重点。
关键词：构造煤；结构；构造；储层物性；地震反演；测井
前言：
煤岩作为一种岩性十分软弱的岩石，在受到强应力作用时很容易发生破碎变形，形成大量的构造煤，构造煤的大量出现会严重影响煤矿的正常生产。在煤矿开采前确定构造煤的分布范围和煤体结构的破坏程度，可以间接划分煤层瓦斯富集区域并预测瓦斯突出。
构造煤由于受到构造作用的作用而具有较为独特的结构、构造、储层物性以及物性等特征，目前构造煤分布的主要预测方法为地球物理探测技术。构造研究的方法主要基于构造变形所表现出来的地质特征以及煤体对构造变形的响应，地球物理方法主要通过构造煤与原生结构煤的物性差异来进行对比分析，常用方法有地震反演技术和地球物理测井技术。
利用地球物理方法区分构造煤和原生结构煤主要利用的是二者之间的物性差异，目前区分和预测构造煤的分布主要利用地震反演方法和地球物理测井方法。
一、构造煤与原生结构煤的物性差异
在构造应力的作用下，煤体成分结构以及构造等方面出现了较大的改变，甚至可到达分子级别，二者的物性差异主要体现在：
构造煤受到构造应力后较为破碎，导致其密度降低；构造煤裂隙内可容纳较多的水及矿物溶液，同时小分子与水的作用使得煤层的导电能力提高，电阻率降低，且随着构造变形增强，电阻率也逐渐降低；构造煤较松散，不利于波的传播；构造煤较破碎，其强度系数比原生煤要低，力学参数一般小于原生结构煤。
二、地震反演方法
在构造煤评价研究中，李娟娟[1]利用岩性地震反演方法的方法研究了阳泉煤业集团新景煤矿佛洼区15#煤层构造煤发育情况，主要的方法有概率神经网络反演方法，弹性波阻抗反演方法和同步反演方法，这也是目前岩性地震反演方法研究构造煤分布中较为有效的方法。而通过实践发现，在煤田地震勘探中，叠后声波阻抗反演对构造煤的探测效果一般，近年来兴起的叠前地震反演技术可以挖掘丰富的地震资料，可以用来确定构造煤的分布特征。
弹性波阻抗反演技术是一种蕴含巨大潜力的岩性勘探手段，将弹性波阻抗反演技术应用于煤田岩性地震勘探领域，利用弹性波阻抗信息确定构造煤的分布，不失为一种有益尝试。基于此，孙学凯等[2]利用基于Shuey方程的弹性波阻抗反演技术和基于Aki-Richard方程的同步反演技术两种不同的叠前反演方法来确定构造煤的分布，通过EI公式的推导、褶积模型的建立及同步反演原理的论述，确定了两种解释方法，推导出一个煤体破坏程度的指示因子P，并指出p≥5的区域为构造煤发育区。通过煤矿的实测发现，以EI为手段，同步反演为辅助的解释方法，对构造煤的类型及分布具有较好的预测效果。同样，李娟娟[1]从叠前地震反演的理论基础Zeoppritz方程出发，研究了基于Zeoppritz方程近似公式的弹性波阻抗反演理论和同步反演叠前地震反演方法，并最终也提出了综合评价因子X的概念。刘璐等[3]利用相似的方法进行了构造煤的分布预测，也取得了较为明显的效果。
三、地球物理测井方法
20世纪90年代之前已有国外学者利用测井曲线对煤体结构进行研究，美国学者S.W.兰伯特等利用密度测井曲线将煤体结构划分为硬煤和脆煤，前苏联B.M.伊万诺夫利用钻孔的地球物理数据对煤与瓦斯突出危险区进行预测。我国的测井曲线判识构造煤的方法研究始于20世纪90年代，但测井曲线响应的判识目前还只能基于经验分析，具有较大难度。地球物理测井技术探测构造煤的分布目前还处于研究阶段，并且正在由定性分析向定量判识转变[6]。
煤田地球物理测井中常用的测井曲线有视电阻率电位曲线，伽马–伽马曲线，自然伽马曲线和自然电位曲线等4条参数测井曲线，少数钻孔还有井径和声波时差曲线。目前利用最多的是电位曲线和伽马伽马曲线，原因是这几类测井曲线中视电阻率电位曲线（DLW）和人工伽玛曲线（HGG）对构造煤和非构造煤的物性差异反应明显。随着构造煤变形强度的提高，孔裂隙发育增多，裂隙的增多导致含水性增强，同时也增加了矿物质含量，致使视电阻率降低，随煤体破坏程度加深，其曲线形态变化愈加明显。同时构造煤的密度比非构造煤的小，且易于松垮，又导致构造煤的人工伽玛曲线幅值相对增大。
孙文卿，傅雪海等[4]基于原生结构煤与构造煤的物性差异，分析了构造煤分层在测井曲线（视电阻率电位曲线（DLW）和伽玛-伽玛曲线（HGG））的响应特征，根据测井曲线形态特征识别构造煤。主要的应用方法是在对同一区域的原生结构煤的测井曲线研究基础之上，将需要分析的层点的测井曲线与同一个煤层的原生结构煤同种类型的测井曲线对比，找到二者之间的差异，观察该曲线的的变化情况及变化的部位和变化的程度。同时利用其它测井曲线进行相同形式的对比研究，综合判别以确保分析的准确性。为了确保分析解释的一致性，应对相邻钻孔的资料的同种测井曲线进行对比，并结合地质分析方法进行综合判断。
四、研究趋势
综合构造煤的研究和生产实际的来看，构造煤的研究程度还有待进一步提高。主要体现在以下几个方面：
（1）构造煤发育的构造控制作用。构造煤为煤体构造变形的产物，而矿井构造对构造煤的发育类型和变形特征的控制作用尚未开展过较为系统的研究，关于不同构造类型对构造煤孔隙结构特征的影响更是有待于进一步开展研究工作。
（2）构造煤发育的地震反演技术。地震反演技术预测构造煤的分布是一个趋势，但有关构造煤发育的地震反演预测方法目前研究还较为缺乏。其难点主要在于精确度不高，构造煤的判识能力较弱，地震资料的处理过程较繁琐，技术问题复杂。
（3）构造煤分布的测井预测技术。测井技术分析构造煤的分布主要存在着影响因素多，只能简单的区分构造煤和原生结构煤而不能准确区分变形强度，不能进行计算机的自动识别等方面的缺陷。因此利用新的测井分析方法，确定有效的评价指标，对不同变形程度的构造煤进行较准确的定性甚至定量的分析是目前测井技术研究构造煤的研究趋势[5]。
参考文献：
[1]李娟娟.煤与瓦斯突出预测的岩性地震反演方法研究[D].徐州：中国矿业大学，2013.10.
[2]孙学凯，崔若飞，毛欣荣等.联合弹性波阻抗反演与同步反演确定构造煤的分布[J]，煤炭学报.2011，94-98.
[3]刘璐，赵沉雷，马志春等.利用弹性波阻抗信息确定构造煤的分布[J]，中州煤炭.2011，27-30.
[4]孙文卿，傅雪海，曾庆华.常村矿3#煤构造煤分布及其成因探讨[J]，煤矿安全.42（2）：2010，140-142.
[5]陈萍，张荣飞，唐修义.对利用测井曲线判识构造煤方法的认识[J]，煤田地质与勘探.2014，42（3）：78-81.
[6]姚军鹏，司马立强，张玉贵.构造煤地球物理测井定量判识研究[J]，煤炭学报.2011，140-142.
关键词：构造煤；结构；构造；储层物性；地震反演；测井
前言：
煤岩作为一种岩性十分软弱的岩石，在受到强应力作用时很容易发生破碎变形，形成大量的构造煤，构造煤的大量出现会严重影响煤矿的正常生产。在煤矿开采前确定构造煤的分布范围和煤体结构的破坏程度，可以间接划分煤层瓦斯富集区域并预测瓦斯突出。
构造煤由于受到构造作用的作用而具有较为独特的结构、构造、储层物性以及物性等特征，目前构造煤分布的主要预测方法为地球物理探测技术。构造研究的方法主要基于构造变形所表现出来的地质特征以及煤体对构造变形的响应，地球物理方法主要通过构造煤与原生结构煤的物性差异来进行对比分析，常用方法有地震反演技术和地球物理测井技术。
利用地球物理方法区分构造煤和原生结构煤主要利用的是二者之间的物性差异，目前区分和预测构造煤的分布主要利用地震反演方法和地球物理测井方法。
一、构造煤与原生结构煤的物性差异
在构造应力的作用下，煤体成分结构以及构造等方面出现了较大的改变，甚至可到达分子级别，二者的物性差异主要体现在：
构造煤受到构造应力后较为破碎，导致其密度降低；构造煤裂隙内可容纳较多的水及矿物溶液，同时小分子与水的作用使得煤层的导电能力提高，电阻率降低，且随着构造变形增强，电阻率也逐渐降低；构造煤较松散，不利于波的传播；构造煤较破碎，其强度系数比原生煤要低，力学参数一般小于原生结构煤。
二、地震反演方法
在构造煤评价研究中，李娟娟[1]利用岩性地震反演方法的方法研究了阳泉煤业集团新景煤矿佛洼区15#煤层构造煤发育情况，主要的方法有概率神经网络反演方法，弹性波阻抗反演方法和同步反演方法，这也是目前岩性地震反演方法研究构造煤分布中较为有效的方法。而通过实践发现，在煤田地震勘探中，叠后声波阻抗反演对构造煤的探测效果一般，近年来兴起的叠前地震反演技术可以挖掘丰富的地震资料，可以用来确定构造煤的分布特征。
弹性波阻抗反演技术是一种蕴含巨大潜力的岩性勘探手段，将弹性波阻抗反演技术应用于煤田岩性地震勘探领域，利用弹性波阻抗信息确定构造煤的分布，不失为一种有益尝试。基于此，孙学凯等[2]利用基于Shuey方程的弹性波阻抗反演技术和基于Aki-Richard方程的同步反演技术两种不同的叠前反演方法来确定构造煤的分布，通过EI公式的推导、褶积模型的建立及同步反演原理的论述，确定了两种解释方法，推导出一个煤体破坏程度的指示因子P，并指出p≥5的区域为构造煤发育区。通过煤矿的实测发现，以EI为手段，同步反演为辅助的解释方法，对构造煤的类型及分布具有较好的预测效果。同样，李娟娟[1]从叠前地震反演的理论基础Zeoppritz方程出发，研究了基于Zeoppritz方程近似公式的弹性波阻抗反演理论和同步反演叠前地震反演方法，并最终也提出了综合评价因子X的概念。刘璐等[3]利用相似的方法进行了构造煤的分布预测，也取得了较为明显的效果。
三、地球物理测井方法
20世纪90年代之前已有国外学者利用测井曲线对煤体结构进行研究，美国学者S.W.兰伯特等利用密度测井曲线将煤体结构划分为硬煤和脆煤，前苏联B.M.伊万诺夫利用钻孔的地球物理数据对煤与瓦斯突出危险区进行预测。我国的测井曲线判识构造煤的方法研究始于20世纪90年代，但测井曲线响应的判识目前还只能基于经验分析，具有较大难度。地球物理测井技术探测构造煤的分布目前还处于研究阶段，并且正在由定性分析向定量判识转变[6]。
煤田地球物理测井中常用的测井曲线有视电阻率电位曲线，伽马–伽马曲线，自然伽马曲线和自然电位曲线等4条参数测井曲线，少数钻孔还有井径和声波时差曲线。目前利用最多的是电位曲线和伽马伽马曲线，原因是这几类测井曲线中视电阻率电位曲线（DLW）和人工伽玛曲线（HGG）对构造煤和非构造煤的物性差异反应明显。随着构造煤变形强度的提高，孔裂隙发育增多，裂隙的增多导致含水性增强，同时也增加了矿物质含量，致使视电阻率降低，随煤体破坏程度加深，其曲线形态变化愈加明显。同时构造煤的密度比非构造煤的小，且易于松垮，又导致构造煤的人工伽玛曲线幅值相对增大。
孙文卿，傅雪海等[4]基于原生结构煤与构造煤的物性差异，分析了构造煤分层在测井曲线（视电阻率电位曲线（DLW）和伽玛-伽玛曲线（HGG））的响应特征，根据测井曲线形态特征识别构造煤。主要的应用方法是在对同一区域的原生结构煤的测井曲线研究基础之上，将需要分析的层点的测井曲线与同一个煤层的原生结构煤同种类型的测井曲线对比，找到二者之间的差异，观察该曲线的的变化情况及变化的部位和变化的程度。同时利用其它测井曲线进行相同形式的对比研究，综合判别以确保分析的准确性。为了确保分析解释的一致性，应对相邻钻孔的资料的同种测井曲线进行对比，并结合地质分析方法进行综合判断。
四、研究趋势
综合构造煤的研究和生产实际的来看，构造煤的研究程度还有待进一步提高。主要体现在以下几个方面：
（1）构造煤发育的构造控制作用。构造煤为煤体构造变形的产物，而矿井构造对构造煤的发育类型和变形特征的控制作用尚未开展过较为系统的研究，关于不同构造类型对构造煤孔隙结构特征的影响更是有待于进一步开展研究工作。
（2）构造煤发育的地震反演技术。地震反演技术预测构造煤的分布是一个趋势，但有关构造煤发育的地震反演预测方法目前研究还较为缺乏。其难点主要在于精确度不高，构造煤的判识能力较弱，地震资料的处理过程较繁琐，技术问题复杂。
（3）构造煤分布的测井预测技术。测井技术分析构造煤的分布主要存在着影响因素多，只能简单的区分构造煤和原生结构煤而不能准确区分变形强度，不能进行计算机的自动识别等方面的缺陷。因此利用新的测井分析方法，确定有效的评价指标，对不同变形程度的构造煤进行较准确的定性甚至定量的分析是目前测井技术研究构造煤的研究趋势[5]。
参考文献：
[1]李娟娟.煤与瓦斯突出预测的岩性地震反演方法研究[D].徐州：中国矿业大学，2013.10.
[2]孙学凯，崔若飞，毛欣荣等.联合弹性波阻抗反演与同步反演确定构造煤的分布[J]，煤炭学报.2011，94-98.
[3]刘璐，赵沉雷，马志春等.利用弹性波阻抗信息确定构造煤的分布[J]，中州煤炭.2011，27-30.
[4]孙文卿，傅雪海，曾庆华.常村矿3#煤构造煤分布及其成因探讨[J]，煤矿安全.42（2）：2010，140-142.
[5]陈萍，张荣飞，唐修义.对利用测井曲线判识构造煤方法的认识[J]，煤田地质与勘探.2014，42（3）：78-81.
[6]姚军鹏，司马立强，张玉贵.构造煤地球物理测井定量判识研究[J]，煤炭学报.2011，140-142.