[發(fā)明專利]一種基于GIS的煤礦瓦斯涌出量動態(tài)預測方法

在審

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• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104881724A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發(fā)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

技術領域

本發(fā)明屬于煤礦安全技術領域，具體地涉及一種基于GIS的煤礦瓦斯涌出量動態(tài)預測方法。

背景技術

我國是世界上最大的產煤國，煤炭資源在我國能源結構中的主體地位在相當長的一段時期內很難改變。同時，我國也是煤礦瓦斯災害較為嚴重的國家之一，煤與瓦斯突出礦井、高瓦斯礦井眾多，且分布較廣；尤其是隨著開采深度的增加，瓦斯治理難度也逐漸增大。近年來，由煤礦瓦斯涌出造成的瓦斯爆炸等事故有上升趨勢，尤其是近距離煤層群開采時，且易造成瓦斯異常涌出和群死群傷的重大事故，因此有效預測煤礦瓦斯涌出量對煤礦瓦斯治理有著重要的指導意義。

目前，煤礦瓦斯涌出量預測通常采用分源預測法（AQ1018-2006）和礦山統(tǒng)計的方法，該方法一般是在新建礦井及生產礦井水平延深通風設計、工作面瓦斯治理時采用，其計算采用手工和參數平均數值運算，存在瓦斯涌出不能隨著工作面“抽、掘、采”工序的進行而及時更新的靜態(tài)性缺點；近年來，也有學者也在瓦斯涌出動態(tài)預測方面進行了探索，如采用神經網絡、灰色模型等方法動態(tài)預測瓦斯涌出，但存在模型選取復雜、無法將瓦斯地質動態(tài)信息和工作面采掘信息及時反映等缺陷，目前該動態(tài)預測方法還處于探索階段。因此，亟需一種煤礦瓦斯地質動態(tài)分析方法及時動態(tài)地反映工作面前方瓦斯涌出信息，可提前針對性地制定瓦斯治理措施，更有利于礦井瓦斯災害的防治。

地理信息系統(tǒng)（GIS）是管理和分析空間數據的應用工程技術，其技術系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關的方法過程所組成，用以支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的空間分析、規(guī)劃和管理問題；主要具有數據采集與輸入、數據編輯與更新、數據存儲與管理、空間查詢與分析、空間決策支持、數據顯示與輸出等功能。因此，采用GIS的主要功能和優(yōu)點及結合瓦斯涌出動態(tài)預測需求，可發(fā)明一種GIS的煤礦瓦斯涌出量動態(tài)預測方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是在對煤礦瓦斯信息的動態(tài)更新和分析基礎上，綜合高、低負壓瓦斯抽采對瓦斯涌出的動態(tài)預測影響，并把瓦斯涌出分源預測方法和瓦斯地質在GIS中的柵格處理型模中有機結合起來，實現了礦井瓦斯涌出量的動態(tài)預測并提高了預測精度，有利于礦井瓦斯災害的防治。

本發(fā)明的目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的：一種GIS的煤礦瓦斯涌出量動態(tài)預測方法，具體包括以下步驟：

1）瓦斯含量及瓦斯地質影響因素數據的采集與動態(tài)更新，隨著在生產過程中對開采條件和賦存條件認識的不斷加深以及數據采集的不斷增加，及時對瓦斯含量及瓦斯地質影響因素數據進行錄入和更新，并生成柵格數據進行存儲。

進一步，所述步驟1）具體包括如下步驟：

11）基于GIS平臺對采集的煤層埋深、厚度、圍巖封閉性、變質程度、底板標高、地表高程數據進行離散數據網格化處理，生成其對應的柵格數據，并存儲于GIS平臺；

12）在更新影響因素數據時，GIS平臺自動將更新數據與已存在的同類數據進行離散數據網格化處理，重新生成其對應的柵格數據存儲于GIS平臺，從而實現瓦斯地質影響因素的動態(tài)更新。

2）運用統(tǒng)計方法建立已有瓦斯含量與其對應瓦斯地質影響因素的瓦斯地質數學模型，在新增瓦斯含量時，GIS平臺自動查找其對應的影響因素數值，并基于已有瓦斯含量及影響因素值，重新生成瓦斯地質數學模型，從而實現瓦斯地質數學模型的動態(tài)更新。

3）根據瓦斯地質影響因素柵格數據與瓦斯地質數學模型計算和生成瓦斯含量、壓力和煤與瓦斯突出危險區(qū)域。

進一步，所述步驟3)具體包括如下步驟：

31）瓦斯地質影響因素柵格數據結合瓦斯地質數學模型，計算生成礦區(qū)瓦斯含量柵格數據，并存儲于GIS平臺；

32）在瓦斯含量柵格的基礎上對地質構造與保護層開采影響區(qū)域的像元進行重新賦值，并在地質構造與保護層參數變化更新時，此步驟將重新處理以保證數據的動態(tài)性。

進一步，所述步驟32)具體包括如下步驟：

321）在地質構造（斷層、褶皺）兩側創(chuàng)建多級緩沖區(qū)，依照緩沖區(qū)距地質構造軸線的距離對緩沖區(qū)的內瓦斯含量柵格像元的影響進行重新賦值；

322）在對被保護層瓦斯含量分布分析時，依據被保護層與被保護層的間距及其對應的瓦斯排放率對被保護層瓦斯含量柵格進行重新賦值；

33）在瓦斯地質影響因素柵格數據更新變化時，瓦斯含量柵格即可動態(tài)生成和變化；同時，當瓦斯地質數學模型更新變化時，瓦斯含量柵格也隨之動態(tài)生成；