一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及煤礦安全領(lǐng)域，尤其是一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 瓦斯一直是制約煤礦安全生產(chǎn)的主要因素，是煤礦的第一殺手，準(zhǔn)確進(jìn)行礦井瓦 斯涌出量預(yù)測是瓦斯防治工作的重中之重，同時(shí)采面瓦斯涌出量預(yù)測又是防止礦井瓦斯超 限的重要基礎(chǔ)工作。
[0003] 目前，進(jìn)行煤礦瓦斯涌出量預(yù)測的常用方法主要有W實(shí)際瓦斯涌出量為基礎(chǔ)的礦 山統(tǒng)計(jì)法和W瓦斯含量為基礎(chǔ)的分源預(yù)測法。
[0004] 分源預(yù)測法考慮因素多，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠度較高，應(yīng)用最為廣泛。但因其采用煤層 原始瓦斯含量進(jìn)行預(yù)測，在礦井生產(chǎn)階段時(shí)，由于采掘工作面收到煤層瓦斯提前抽采的影 響，實(shí)際影響瓦斯涌出量大小的是預(yù)抽后的殘余瓦斯含量。
[000引此外，對于近距離煤層群開采，由于鄰近層數(shù)量多，且多為賦存不穩(wěn)定的煤層或煤 線，W及瓦斯參數(shù)缺乏，導(dǎo)致鄰近層瓦斯涌出量的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際涌出情況偏差較大。因 此，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測具有十分重要的意義。國內(nèi)外關(guān)于采面瓦斯 涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方面的研究較少，尚無相應(yīng)的測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法。
[0007] 本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問題是采用W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種采面瓦 斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法，包括如下步驟： 建立開采層瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)預(yù)測模型，利用預(yù)抽后的動(dòng)態(tài)殘余瓦斯含量代替開采層原 始瓦斯含量，依照分源預(yù)測法建立開采層瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)預(yù)測模型； 建立修正后的鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測模型，與實(shí)測數(shù)據(jù)對比，得到校正系數(shù)，依照分源 預(yù)測法建立修正后的鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測模型； 建立采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測模型，W上述開采層和鄰近層瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)預(yù)測 模型建立采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測模型； 采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測，根據(jù)上述采面瓦斯涌出量預(yù)測模型對采面瓦斯涌出量 進(jìn)行動(dòng)態(tài)分源預(yù)測。
[0008] 所述的一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法，其中：所述的開采層瓦斯涌出量 動(dòng)態(tài)預(yù)測模型采用分源預(yù)測法中開采層瓦斯涌出量預(yù)測模型，其中原始瓦斯含量采用預(yù)抽 后的動(dòng)態(tài)殘余瓦斯含量，即
式中：Κι一一圍巖瓦斯涌出系數(shù)； Κ2一一回采工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，K2=l/C; Κ3-一采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù)，采用走向長壁后退式回 采:Κ3=化一化)/1; L--回采工作面長度； m--開米層厚度； Μ--工作面義局； WcY一一預(yù)抽后的動(dòng)態(tài)殘余瓦斯含量； Wc一一運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量。
[0009] 所述的一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法，其中：所述的修正后的鄰近層瓦 斯涌出量預(yù)測模型采用分源預(yù)測法中鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測模型與修正系數(shù)的乘積，即
式中：化一一鄰近層相對瓦斯涌出量，mVt; ΠΗ 束i個(gè)鄰近層煤層厚度,m; Μ--工作面義局，m; Κι 一一第i個(gè)鄰近層瓦斯排放率，％，如無實(shí)測值可參照附錄D選??； Woi-一第i個(gè)鄰近層煤層原始瓦斯含量，mVt，如無實(shí)測值可參照開采層選取； Wci-一第i個(gè)鄰近層煤層殘存瓦斯含量，mVt，如無實(shí)測值可參照開采層選??； C--修正系數(shù)。
[0010] 所述的一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法，其中：所述的采面瓦斯涌出量動(dòng) 態(tài)分源預(yù)測模型為：
[0011] 所述的一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測方法，其中：所述的預(yù)抽后的動(dòng)態(tài)殘余 瓦斯含量是通過W下方法預(yù)測的，本申請人另案申請《一種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布 動(dòng)態(tài)預(yù)測方法》。
[0012] -種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其特征在于:包括如下步驟： 劃分預(yù)測單元:依據(jù)不同預(yù)抽方法，劃分預(yù)測單元； 確定主要預(yù)測指標(biāo):在同一預(yù)測單元內(nèi)，確定影響煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量預(yù)測的主 要指標(biāo)； 建立煤層殘余瓦斯含量預(yù)測模型：建立W上述主要預(yù)測指標(biāo)為自變量，W煤層預(yù)抽后 殘余瓦斯含量為因變量的預(yù)測模型； 動(dòng)態(tài)預(yù)測殘余瓦斯含量:根據(jù)上述模型動(dòng)態(tài)預(yù)測煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量； 繪制殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測圖:根據(jù)上述預(yù)測的煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量及坐標(biāo) 位置繪制殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測圖。
[0013] 其中在同一預(yù)測單元內(nèi)，其中所述的煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量的主要預(yù)測指標(biāo)為 抽采時(shí)長和有效抽采鉆孔均勻程度。
[0014] 所述的一種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其中，所述的煤層預(yù)抽 后殘余瓦斯含量預(yù)測模型采用線性模型、指數(shù)模型或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
[0015] 所述的一種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其中，所述的煤層預(yù)抽 后殘余瓦斯含量預(yù)測模型的建立，包括如下步驟： 選擇變量:W所述的主要預(yù)測指標(biāo)為自變量，W煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量為因變量； 收集整理主要預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù):收集與鉆孔抽采時(shí)長和有效抽采鉆孔均勻程度相關(guān)的參 數(shù)數(shù)據(jù)； 收集整理煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量數(shù)據(jù)：W預(yù)測單元內(nèi)實(shí)測的有效殘余瓦斯含量作為 煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量數(shù)據(jù)； 具體地： 選取預(yù)測模型并確定其參數(shù):選取一種預(yù)測模型，W所述收集整理的主要預(yù)測指標(biāo)和 煤層殘余瓦斯含量數(shù)據(jù)求解出所述預(yù)測模型的參數(shù)； 預(yù)測模型有效性評估:對所確定的模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，判斷模型的有效性，如果該模型 有無效則需要重新確定預(yù)測模型。
[0016] 所述的一種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其中抽采時(shí)長可W根據(jù) 鉆孔竣工時(shí)間計(jì)算。
[0017] 所述的一種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其中有效抽采鉆孔均勻 程度評價(jià)通過如下步驟： 劃分統(tǒng)計(jì)單元:所述的統(tǒng)計(jì)單元半徑應(yīng)處于有效抽采半徑和鉆孔最短預(yù)抽期的抽采影 響半徑運(yùn)兩個(gè)距離指標(biāo)之間； 計(jì)算各統(tǒng)計(jì)單元的噸煤鉆孔量:根據(jù)上述確定的統(tǒng)計(jì)半徑，W工作面瓦斯抽采鉆孔竣 工圖為底圖進(jìn)行噸煤鉆孔量計(jì)算，并記錄好對應(yīng)的坐標(biāo)位置； 繪制工作面噸煤鉆孔量等值線圖:根據(jù)上述計(jì)算的噸煤鉆孔量及對應(yīng)的坐標(biāo)位置利用 Sufer或MapGIS等軟件繪制噸煤鉆孔量等值線圖； 其中噸煤鉆孔量是指工作面平均噸煤的有效瓦斯抽采鉆孔長度。
[0018] 所述的一種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其中利用工作面瓦斯抽 采鉆孔竣工圖計(jì)算噸煤鉆孔量時(shí)，考慮煤層傾角的影響，先將鉆孔竣工圖即水平投影圖轉(zhuǎn) 換為正視圖。
[0019] 所述的一種煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測方法，其中噸煤鉆孔量計(jì)算包 括如下步驟： 劃分網(wǎng)格單元:根據(jù)上述的統(tǒng)計(jì)單元半徑在正視圖上劃分網(wǎng)格單元； 計(jì)算各統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)的瓦斯抽采鉆孔總長度統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)瓦斯有效抽采鉆孔長度之和 作為瓦斯抽采鉆孔總長度； 計(jì)算單元內(nèi)的平均噸煤鉆孔量:W統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)瓦斯抽采鉆孔總長度與煤質(zhì)量的比值表 示； 其中統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)煤質(zhì)量為單元面積、煤厚和煤的容重的乘積。
[0020] 本發(fā)明可W實(shí)現(xiàn)對采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測，并結(jié)合采面鄰近層實(shí)際瓦斯涌 出情況對鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)了預(yù)測過程及預(yù)測結(jié)果的動(dòng)態(tài)更新， 提高了預(yù)測結(jié)果的可靠性，而且還提高了采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測的效率及決策的科 學(xué)性，容易被煤礦一般工程技術(shù)人員迅速掌握。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源預(yù)測步驟； 圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量分布動(dòng)態(tài)預(yù)測步驟； 圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鉆孔均勻程度評價(jià)步驟； 圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的煤層預(yù)抽后殘余瓦斯含量預(yù)測模型步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0022] W下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種采面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)分源 預(yù)測方法【具體實(shí)施方式】、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0023] 如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，首先需要完成步驟S1010,建立開采層瓦斯 涌出量動(dòng)態(tài)預(yù)測模型，利用預(yù)抽后的動(dòng)態(tài)殘余瓦斯含量代替開采層原始瓦斯含量，依照分 源預(yù)測法建立開采層瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)預(yù)測模型。
[0024] 開采層瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)預(yù)測模型采用分源預(yù)測法中開采層瓦斯涌出量預(yù)測模型， 其中原始瓦斯含量采用預(yù)抽后的動(dòng)態(tài)殘余瓦斯含量，即
式中：Κι一一圍巖瓦斯涌