[發明專利]一種礦井瓦斯地質動態成圖系統及其構建方法

有效

• 申請號: 201810331278.5
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108563746B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 趙旭生;張慶華;徐雪戰;鄒云龍;李明建;劉文杰;蒲陽;樊利軍;鄧敢博;程曉陽;姚亞虎;談國文;唐韓英
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06Q10/04;G06Q50/02;E21F17/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種礦井瓦斯地質動態成圖系統的構建方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：收集整理瓦斯賦存影響因素考察資料，運用多元數據融合分析技術，考察研究影響礦井瓦斯賦存影響的主要因素，得到礦井瓦斯賦存規律考察研究結果；

在步驟S1中，通過直接測定方式，得到瓦斯含量與煤層埋深之間的瓦斯資料數據，再剔除無效數據點，利用數學統計分析方法，得到瓦斯含量與煤層埋深關系的二維離散點，添加趨勢線，得到瓦斯含量與煤層埋深之間的擬合關系式：

Q＝aD+k (1)

其中Q為瓦斯含量，a為權重值，D為煤層埋深，k為預設常數值

S2：以礦井采掘工程平面圖作為底圖，在瓦斯賦存規律考察研究的基礎上，篩選確定影響瓦斯含量預測的主控因素，運用數理統計學中的線性回歸或插值計算方法，建立瓦斯地質動態編圖數學模型；受采動影響后預測區域瓦斯含量Q(x)滿足二階平穩隨機函數，且定義數學期望值為s，協方差函數為c(t)，則存在：

E[Q(x)]＝s (2)

c(t)＝E[Q(x)·Q(x+t)]-s² (3)

設待預測點瓦斯含量Q(x₀)周圍m個瓦斯含量值分別為Q(x₁)、Q(x₂)、……、Q(x_m)，則x₀處瓦斯含量值表示為：

式中λ_k為瓦斯含量測點x_k處所占的權重值，在λ_k求解過程中需滿足以下兩個條件：

①保證Q(x₀)估計量無偏，即：

②函數估計方差滿足最小值，即：

應用協方差函數c(t)表示為：

為了確保估計方差取得最小值，應用拉格朗日乘數原理，求導整理可得：

求解上式線性方程組，得到λ_k與拉格朗日常數μ的值，帶入公式(4)、(5)求解得到待預測區域瓦斯含量值與估計方差，進而實現利用采掘過程中瓦斯含量測定動態預測臨近區域瓦斯含量的賦存情況；

S3：在GIS軟件服務平臺的基礎上開發形成礦井瓦斯地質動態成圖系統的地理信息圖形服務平臺；

S4：根據礦井瓦斯地質資料特征，結合礦井管理人員使用權限，構建用于實現礦井瓦斯地質資料信息存儲、查詢、調用與分析功能的瓦斯地質資料信息數據庫；

S5：設計開發瓦斯監控計量數據接口，實現井下瓦斯濃度、壓力、涌出量等在線監測數據的實時獲取，實現礦井瓦斯地質圖、瓦斯地質資料信息的動態更新；

S6：構建形成礦井瓦斯地質動態編圖系統對瓦斯地質資料進行輸入、查詢及導出。

2.根據權利要求1所述的礦井瓦斯地質動態成圖系統的構建方法，其特征在于：在步驟S1中，還利用數學統計分析方法分別考察研究瓦斯含量與煤層厚度、煤層標高、頂底板巖性、異常構造區域及煤質之間的函數關系，得到各影響因素對瓦斯含量賦存影響的權重值，確定影響瓦斯賦存分布的主要因素。

3.根據權利要求2所述的礦井瓦斯地質動態成圖系統的構建方法，其特征在于：在步驟S2中，根據影響瓦斯賦存規律不同瓦斯地質因素權重值的大小，選取一個或多個影響因素作為影響瓦斯含量預測的主控因素，運用數理統計學中的多元線性回歸分析方法，確定礦井瓦斯地質原始賦存情況。

4.一種礦井瓦斯地質動態成圖系統，其特征在于：包括由權利要求1-3任一所述的礦井瓦斯地質動態成圖系統的構建方法構建而成的系統。