[發(fā)明專利]煤層氣與煤炭協調開發(fā)方式優(yōu)化方法、裝置及電子設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211092039.1
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115169760B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 劉見中;張慧杰;舒龍勇;霍中剛;郭建行;李陽;劉彥青;雷毅;趙燦
• 申請（專利權）人: 煤炭科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 孟洋

1.一種煤層氣與煤炭協調開發(fā)方式優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：

分別獲取目標開采區(qū)域的多個開發(fā)時段各自對應的多組煤層氣開采技術參數、所述目標開采區(qū)域的多組煤炭開采技術參數和多個開發(fā)時段各自對應的開采條件數據；其中，所述多個開發(fā)時段包括規(guī)劃區(qū)、開拓區(qū)和生產區(qū)；

將所述多個開發(fā)時段各自對應的多組煤層氣開采技術參數和所述目標開采區(qū)域的多組煤炭開采技術參數進行組合，以得到N個組合；所述N為大于0的整數；

分別確定所述N個組合各自對應的所述規(guī)劃區(qū)、所述開拓區(qū)和所述生產區(qū)之間的時空制約方程；

根據第i個組合對應的所述時空制約方程，確定所述多個開發(fā)時段各自的目標開發(fā)時段閾值；所述i為大于0且小于或等于所述N的整數；

根據所述多個開發(fā)時段各自的目標開發(fā)時段閾值，計算所述第i個組合的多個協調開發(fā)評價指標值；

根據所述第i個組合的多個協調開發(fā)評價指標值，基于層次分析法，確定所述第i個組合的綜合評價指數；

將所述N個組合各自的綜合評價指數進行對比，確定綜合評價指數最優(yōu)的組合，將該組合確定為煤層氣與煤炭協調開發(fā)的最優(yōu)模式；

所述N個組合分別包括所述多個開發(fā)時段各自對應的至少一組煤層氣開采技術參數和所述目標開采區(qū)域的至少一組煤炭開采技術參數；所述分別確定所述N個組合各自對應的所述規(guī)劃區(qū)、所述開拓區(qū)和所述生產區(qū)之間的時空制約方程，包括：

針對第i個組合，根據所述第i個組合中的所述多個開發(fā)時段各自對應的至少一組煤層氣開采技術參數和所述多個開發(fā)時段各自對應的開采條件數據，分別確定所述多個開發(fā)時段各自的煤層氣開采量預測函數、所述開拓區(qū)的煤層氣逸散量預測函數和所述生產區(qū)的煤層氣逸散量預測函數；

根據所述第i個組合中的所述目標開采區(qū)域的至少一組煤炭開采技術參數和所述生產區(qū)的開采條件數據，確定所述生產區(qū)的煤炭開采量預測函數；

確定所述目標開采區(qū)域的瓦斯總量，根據所述瓦斯總量、所述第i個組合的多個開發(fā)時段各自的煤層氣開采量預測函數、所述開拓區(qū)的煤層氣逸散量預測函數、所述生產區(qū)的煤層氣逸散量預測函數和所述生產區(qū)的煤炭開采量預測函數，確定所述規(guī)劃區(qū)、所述開拓區(qū)和所述生產區(qū)之間的時空制約方程；

所述根據所述第i個組合的多個協調開發(fā)評價指標值，基于層次分析法，確定所述第i個組合的綜合評價指數，包括：

按照預設的煤層氣與煤炭協調開發(fā)方式優(yōu)化決策指標體系，將所述第i個組合的多個協調開發(fā)評價指標值確定為協調開發(fā)條件指標A1；其中，所述煤層氣與煤炭協調開發(fā)方式優(yōu)化決策指標體系包括協調開發(fā)條件指標A1、時空約束條件指標A2和效果評價指標A3，所述協調開發(fā)條件指標A1和所述時空約束條件指標A2均包括多個指標，所述效果評價指標A3包括多級評價指標；

獲取目標礦井的協調開發(fā)條件指標A1的指標參數值，并基于所述協調開發(fā)條件指標A1的指標參數值確定所述時空約束條件指標A2的指標參數值的期望區(qū)間；

將所述時空約束條件指標A2的指標參數值的期望區(qū)間進行離散化分段，得到多個指標參數分段；

逐個對所述多個指標參數分段中的每個所述指標參數分段中的多個指標參數進行指標參數取值；

基于每個所述指標參數分段中的多個指標參數進行指標參數取值，計算所述效果評價指標A3的多級評價指標的綜合評價指數，將所述效果評價指標A3的多級評價指標的綜合評價指數確定為所述第i個組合的綜合評價指數；

所述效果評價指標A3包括綜合評價指標、一級效果評價指標U、二級效果評價指標和三級效果評價指標，所述綜合評價指標為所述一級效果評價指標U的綜合評價指數，所述一級效果評價指標U中的每個指標對應包括多個所述二級效果評價指標，所述二級效果評價指標中的每個指標對應包括多個所述三級效果評價指標；

所述協調開發(fā)條件指標A1包括原始煤層氣含量、采煤工作面采落瓦斯含量、采煤工作面推進速度V_sc、回采煤層平均煤厚h、采煤工作面長度L、煤的密度ρ、地面井布置密度ρ_gh、采煤工作面回采煤層的噸煤瓦斯鉆孔量ρ_kt-yc、采煤工作面回采巷道布置方式m_hc；

所述時空約束條件指標A₂包括采煤工作面回采時間T_sc1、地面井排采時長T_gh2、規(guī)劃區(qū)向開拓區(qū)轉換的接替階段時長T_gh-kt、回采區(qū)域預抽達標時長T_kt2、開拓區(qū)向生產區(qū)轉換的接替階段時長T_kt-sc；

所述一級效果評價指標U包括采煤系統綜合效益U₁和采氣系統綜合效益U₂；所述采煤系統綜合效益U₁對應設置2個二級評價指標，分別為采煤資源效益E₁、采煤安全效益E₂；所述采煤系統綜合效益U₂對應設置2個二級效果評價指標，分別為采氣資源效益E₃、采氣安全效益E₄；所述采煤資源效益E₁包括2個三級效果評價指標，分別為煤炭開采量Msc、煤層氣開采量與煤炭開采量比值QW；所述采煤安全效益E₂包括3個三級效果評價指標，分別為規(guī)劃區(qū)瓦斯含量降低率C_gh、開拓區(qū)開始時刻瓦斯含量C_kt、生產區(qū)開始時刻噸煤瓦斯含量C_sc；所述采氣資源效益E₃包括4個三級效果評價指標，分別為規(guī)劃區(qū)煤層氣開采量Q_gh、開拓區(qū)煤層氣開采量Q_kt、生產區(qū)煤層氣開采量Q_sc、煤層氣開采量Q；所述采氣安全效益E₄包括5個三級效果評價指標，分別為三區(qū)時長規(guī)劃區(qū)占比n_gh、三區(qū)時長開拓區(qū)占比n_kt、三區(qū)時長生產區(qū)占比n_sc、煤層氣開采量與三區(qū)時長和比值QT、三區(qū)采氣量規(guī)劃區(qū)采氣量占比QGH；

所述基于每個所述指標參數分段中的多個指標參數進行指標參數取值，計算所述效果評價指標A3的多級評價指標參數的綜合評價指數，包括：

基于每個所述指標參數分段中的多個指標參數進行指標參數取值，計算所述三級效果評價指標的指標實際值；

將計算得到的所述三級效果評價指標的指標實際值進行標準化處理，得到所述三級效果評價指標的評價指數，并確定所述三級效果評價指標的權重值；

基于所述三級效果評價指標的評價指數和對應的所述權重值，計算所述二級效果評價指標的評價指數；

基于所述二級效果評價指標的評價指數，計算所述一級效果評價指標U的評價指數；

基于所述一級效果評價指標U的評價指數，計算所述綜合評價指標的綜合評價指數；

所述煤炭開采量M_sc的計算方法公式如下：

其中，V_sc為回采工作面推進速度；L為采煤工作面長度；h為煤層厚度；ρ為煤的密度；

所述規(guī)劃區(qū)煤層氣開采量Q_gh的計算方法公式如下：

其中，ρ_gh為地面井布置密度，T_sc1為采煤工作面回采時間，T_gh2為地面井排采時長，T_gh-kt為規(guī)劃區(qū)向開拓區(qū)轉換的接替階段時長，T_kt2為回采區(qū)域預抽達標時長，T_kt-sc為開拓區(qū)向生產區(qū)轉換的接替階段時長；

所述開拓區(qū)煤層氣開采量Q_kt的計算方法公式如下：

其中，ρ_kt-yc為采煤工作面回采煤層的噸煤瓦斯鉆孔量，T_face-bz為采煤工作面采煤設備布置時間，V_hc為回采工作面的回采巷道掘進速度，m_bc為采煤工作面回采巷道布置方式，n_bc為生產區(qū)煤層氣開采量與時間關系函數中的系數值，m為開拓區(qū)階段煤層氣開采量與時間關系函數中系數值，n為煤層氣開采量與時間關系函數中的系數值；

所述生產區(qū)煤層氣開采量Q_sc的計算方法公式如下：

其中，T_gh為規(guī)劃區(qū)總時長；T_gh1為地面井建設與調試時長，T_gh2為地面井高效抽采時期，T_kt1為井下回采區(qū)域采氣工程鉆孔施工時長，T_kt2為回采區(qū)域抽采達標時長，T_kt3為回采工作面回采巷道掘進時，T_kt4為回采工作面采掘設備布置時長，T_kt-sc為回采工作面采掘接替時間；

所述規(guī)劃區(qū)瓦斯含量降低率C_gh的計算方法公式如下：

其中，C₀為未規(guī)劃階段原始煤層氣含量；

所述開拓區(qū)開始時刻瓦斯含量C_kt的計算方法公式如下：

所述生產區(qū)開始時刻噸煤瓦斯含量C_sc的計算方法公式如下：

所述三區(qū)時長規(guī)劃區(qū)占比n_gh的計算方法公式如下：

所述三區(qū)時長開拓區(qū)占比n_kt的計算方法公式如下：

所述三區(qū)時長生產區(qū)占比n_sc的計算方法公式如下：

所述煤層氣開采量Q的計算方法公式如下：

所述煤層氣開采量與煤炭開采量比值Q_W的計算方法公式如下：

所述煤層氣開采量與三區(qū)時長和比值Q_T的計算方法公式如下：

所述三區(qū)采氣量規(guī)劃區(qū)采氣量占比QGH的計算方法公式如下：

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