[發明專利]一種預測煤層瓦斯參數的方法

在審

• 申請號: 202011000869.8
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112132337A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 孟筠青;張碩;李世超;夏捃凱;孟含燮;聶百勝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，利用實驗得到的煤樣成分及結構信息，構建煤分子模型并進行優化；

步驟2，基于分子模擬，依據煤樣水分對單個煤分子添加相應數量的水分子，然后對甲烷分子進行吸附，吸附結果單位換算成一致的統計量，擬合得到不同水分的煤吸附瓦斯等溫線及其函數式；

步驟3，測量煤層壓力，基于等溫線圖，依據煤樣灰分進行換算后得到煤層瓦斯含量；

步驟4，對等溫線函數式積分得到瓦斯抽采量。

2.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟1中，基于元素分析、核磁共振實驗、X射線光電子能譜實驗得到實驗數據，借助分峰擬合的方法得到煤的成分及結構信息，構建分子模型后，運用分子動力學模擬對其進行優化。

3.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟2中，通過工業分析，得到煤的含水量，依據公式nM_水/(M_煤+nM_水)＝M_ad，換算為單個煤分子對應的水分子個數，借助Material Studio軟件使煤分子首先吸附水分子，然后進行煤吸附瓦斯分子模擬，在同一條件下需進行5次模擬，剔除差別較大的數據，選取相近的幾組數據求平均值得到結果。

4.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟2中，將吸附結果單位換算成一致的統計量的公式為(a/N_A·V_標·1000)/(b/N_A·M_煤)＝A，換算后的單位為ml/g。

5.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟2中，使用Material Studio 8.0讓煤分子吸附水分子時，模擬質量選擇Fine及以上。

6.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟2中，使用origin對結果數據點進行處理，選擇Langmuir方程擬合數據得到等溫線及其函數式。

7.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟3中，通過煤吸附瓦斯等溫線得到的模擬瓦斯含量需要考慮灰分，對灰分進行換算后，得到最終的預測結果。

8.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟3中，已知煤層瓦斯含量可逆向預測煤層壓力。

9.根據權利要求1所述的預測煤層瓦斯參數的方法，其特征在于，在步驟4中，通過origin擬合等溫線，得到等溫線的函數式，利用牛頓萊布尼茨公式進行積分，求得防止煤層瓦斯突出所需的瓦斯抽采量。