[發明專利]一種基于GIS的煤礦瓦斯涌出量動態預測方法

在審

• 申請號: 201510343348.5
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104881724A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 韓真理;李曉華;周炳秋;馬曙;李青松;朱林青;馬繼承
• 申請（專利權）人: 貴州省礦山安全科學研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 蘭艷文

1.一種基于GIS的煤礦瓦斯涌出量動態預測方法，是以GIS為平臺，在煤礦瓦斯地質動態分析的基礎上，綜合工作面高負壓和低負壓瓦斯抽采數據，采用分源預測的方法動態預測煤礦采掘工作面前方煤體瓦斯涌出量，其特征在于：具體步驟如下：

1）礦井各部門采樣數據收集（9），獲取瓦斯地質動態分析所需的瓦斯地質采樣點數據集（10），包括：原始瓦斯含量采樣點數據（11），埋深采樣點數據（12），煤層厚度采樣點數據（13），封閉性采樣點數據（14），煤層變質程度采樣點數據（15），地表高程數據（16），煤層底板標高采樣數據（17）；瓦斯地質采樣點數據集（10）通過篩選評價程序篩選出擬合回歸數據（20），建立瓦斯地質數學模型（30），且瓦斯地質數學模型隨著瓦斯地質采樣點的新增而動態更新；

2）礦區瓦斯地質采樣點數據集（10）通過離散數據網格化處理，獲得影響煤層瓦斯地質因素柵格數據集（40），其中包括：煤層埋深柵格（41），煤層厚度柵格（42），圍巖封閉性柵格（43），煤層變質程度柵格（44），地質構造柵格（45）；

3）將影響煤層瓦斯地質因素柵格數據集（40）中各柵格數據代入瓦斯地質數學模型（30）中，通過柵格計算獲得煤層原始瓦斯含量柵格（60）；

4）獲取礦區地質構造數據、保護層開采數據，通過對數據的分析與礦區的實際考察分別建立地質構造影響模型（51）及保護層開采影響模型（52）；煤層原始瓦斯含量柵格（60）經過地質構造影響模型（51）及保護層開采影響模型（52）的處理，獲得瓦斯含量柵格（61）；

5）當在瓦斯地質采樣點數據集（10）、地質構造影響模型（51）、保護層開采影響模型（52）發生變化時，GIS內嵌更新機制將對瓦斯地質數學模型（30）和瓦斯含量柵格（61）進行重新計算；

6）根據瓦斯含量柵格（61）結合工作面高負壓抽采數據（23）、低負壓抽采數據（24）、采掘進尺數據（25）以及煤層間距柵格（22），利用柵格數據通過分源預測法進行計算獲得采掘工作面瓦斯涌出量（62）。

2.如權利要求1所述的一種基于GIS的煤礦瓦斯涌出量動態預測方法，其特征在于：所述步驟4）煤層原始瓦斯含量柵格（60）經過地質構造影響模型（51）及保護層開采影響模型（52）的處理，獲得最新的瓦斯含量柵格（61），其中具體實施過程如下步驟：

41）地質構造影響模型（51），在此模型中設定構造影響瓦斯含量變化值△W₁=f(d)，其中瓦斯含量變化值△W₁是距地質構造軸線距離d的函數，距軸線距離d越大對瓦斯影響越小；根據d大小對地質構造進行緩沖區處理，將其周邊區域劃分為N級緩沖區，再根據緩沖區對煤層原始瓦斯含量柵格（60）的柵格像元進行重新賦值；

42）保護層開采影響模型（52），由瓦斯排放率確定保護層開采影響瓦斯含量變化值△W₂，在此模型中由保護層采空區邊界、煤層傾角、煤層間距、卸壓角來計算被保護范圍，排放率由被保護層與保護層的間距確定，根據△W₂對煤層原始瓦斯含量柵格（60）的柵格像元進行重新賦值。

3.如權利要求1所述的一種基于GIS的煤礦瓦斯涌出量動態預測方法，其特征在于：所述步驟6）獲得采掘工作面瓦斯涌出量（62）的具體實施過程如下步驟：

61）在瓦斯含量柵格（61）的基礎上，根據高負壓抽采數據（23）對抽采區域的瓦斯含量柵格進行重新賦值處理，即由抽采單元的瓦斯抽采總量計算抽采區域瓦斯含量柵格變化值△W₃，進而更新其對應的瓦斯含量柵格值；

62）根據分源預測法鄰近層瓦斯排放率和煤層間距的關系，由煤層間距柵格數據（22）確定鄰近層瓦斯排放率系數η，并結合預測工作面的參數、各煤層的煤層厚度柵格（42）及各煤層的瓦斯含量柵格（61）動態預測工作面瓦斯涌出量（62）；

63）針對回采工作面瓦斯涌出量，在工作面瓦斯涌出量（62）的基礎上結合低負壓抽采數據（24）進行動態預測，即工作面瓦斯涌出量（62）減去低負壓抽采數據（24），如果工作面沒有低負壓抽采則數據為0。