[發明專利]一種立體綜合瓦斯抽采可視化管理系統的設計方法

在審

• 申請號: 202110393122.1
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113591172A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張天軍;張志祥;潘紅宇;宋爽;張磊;紀翔;景晨;秦斌峰;賀綏男
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 賀壽元;左燕生

1.一種立體綜合瓦斯抽采可視化管理系統的設計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、解讀與調研AQ1026-2006《煤礦瓦斯抽采基本標準》及《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》；

S2、結合生產現場的瓦斯抽采方法進行調研，為系統建立提供理論基礎；

S3、通過研究回采面、采空區及采動影響區的瓦斯抽采方法，根據頂板巖石性質、布孔參數、高位鉆孔基本信息，繪制高位鉆孔三維示意圖和瓦斯抽采高位鉆孔剖面圖，建立瓦斯抽采數學模型；

S4、按照AQ1026-2006《煤礦瓦斯抽采基本標準》及《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》，根據瓦斯抽采基礎條件評價、瓦斯抽采評價指標，建立瓦斯抽采效果評價模型；

S5、通過設計永久瓦斯抽采管路圖元、移動泵抽瓦斯抽采管路圖元、移動泵排瓦斯抽采管路圖元，建立瓦斯抽采管路圖元模型、移動泵抽瓦斯抽采管路圖元模型、移動泵排瓦斯抽采管路圖元模型，并通過設計瓦斯抽采泵圖元、瓦斯控制閥門圖元，建立瓦斯泵圖元模型和瓦斯控制閥門圖元模型；

S6、建立溫度傳感器“C”、流量傳感器“L”、壓差傳感器“A”、瓦斯傳感器“T”、風速傳感器“V”五種傳感器圖元，形成瓦斯抽采監測監控裝置模型；

S7、通過研發工具配置，設計啟動界面、主界面、功能界面，并設置信息預警，對步驟S3～S6所建瓦斯抽采數學模型、瓦斯抽采效果評價模型、瓦斯抽采管路圖元模型、移動泵抽瓦斯抽采管路圖元模型、移動泵排瓦斯抽采管路圖元模型、瓦斯泵圖元模型、瓦斯控制閥門圖元模型和瓦斯抽采監測監控裝置模型程序化，完成設計瓦斯抽采可視化管理系統。

2.根據權利要求1所述的一種立體綜合瓦斯抽采可視化管理系統的設計方法，其特征在于，步驟S3的具體步驟包括：

S31、通過研究回采面、采空區及采動影響區的瓦斯抽采方法，根據頂板巖石性質，計算垮落帶高度H_m、裂隙帶高度H_li的值；

S32、根據垮落帶高度H_m、裂隙帶高度H_li，計算終孔位置距煤層底板垂直方向上的距離H_終孔；

其中，

S33、根據布孔參數、高位鉆孔基本信息，計算終孔位置在垂直方向上至煤層底板的高度H、高位鉆孔偏角α、高位鉆孔的仰角β、高位鉆孔長度L的值，并繪制高位鉆孔三維示意圖；

S34、并通過計算單個高位鉆孔的有效長度L_有效、回采工作面有效的推進長度L_推進、高位鉆孔鉆場之間的間距S的值，繪制瓦斯抽采高位鉆孔剖面圖，建立瓦斯抽采數學模型。

3.根據權利要求2所述的一種立體綜合瓦斯抽采可視化管理系統的設計方法，其特征在于，步驟S31中，頂板巖石包括堅硬巖石、中硬巖石、軟弱巖石、極軟弱巖石；

其中，堅硬巖石的垮落帶高度、裂隙帶高度計算公式分別為：

中硬巖石的垮落帶高度、裂隙帶高度計算公式分別為：

軟弱巖石的垮落帶高度、裂隙帶高度計算公式分別為：

極軟弱巖石的垮落帶高度、裂隙帶高度計算公式分別為：

其中，M表示工作面開采高度。

4.根據權利要求2所述的一種立體綜合瓦斯抽采可視化管理系統的設計方法，其特征在于，步驟S33中，終孔位置在垂直方向上至煤層底板的高度H的計算公式為：

H＝H_終孔-h；

其中，h為高位鉆孔開孔高度，即高位鉆孔開孔位置距煤層底板高度；

高位鉆孔偏角α的計算公式為：

其中，X為終孔位置沿煤層走向方向至開孔位置的距離，Y為終孔位置沿煤層傾向方向至回風巷的距離；

高位鉆孔的仰角β的計算公式為：

高位鉆孔長度L的計算公式為：

或