[发明专利]一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法

权利要求书

1.一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法，所述GIS是地理信息系统平台，运用瓦斯地质分析的方法动态地建立瓦斯含量与地质影响因素的瓦斯地质数学模型，并在影响因素动态变化的基础上对瓦斯含量和压力信息进行动态计算和更新；同时综合地质构造、保护层开采、瓦斯抽采对瓦斯的影响，实现对煤矿不同区域煤层瓦斯含量、压力及煤与瓦斯突出危险性的动态分析；其特征在于：具体步骤如下：

1）矿井各部门采样数据收集（9），获取瓦斯地质动态分析所需的瓦斯地质采样点数据集（10），瓦斯地质采样点数据集（10）通过筛选评价程序筛选出拟合回归数据（20），建立瓦斯地质数学模型（30），且瓦斯地质数学模型随着瓦斯地质采样点数据集（10）的新增而动态更新；

2）瓦斯地质采样点数据集（10）通过离散数据网格化处理，获得影响煤层瓦斯地质因素栅格数据集（40），且影响煤层瓦斯地质因素栅格数据集（40）随着采样点数据的新增而动态更新；

3）将影响煤层瓦斯地质因素栅格数据集（40）中各栅格数据代入瓦斯地质数学模型（30），动态计算获得原始瓦斯含量栅格（60）；

4）获取矿区地质构造数据、保护层开采数据，通过对数据的分析与矿区的实际考察分别建立地质构造影响模型（51）及保护层开采影响模型（52）；原始瓦斯含量栅格（60）经地质构造影响模型（51）、保护层开采影响模型（52）及瓦斯抽采影响模型（53）的处理，获得新的瓦斯含量栅格（61）；

5）通过朗格缪尔方程对瓦斯含量栅格（61）进行反算获得瓦斯压力栅格，同时采用分源预测法对瓦斯含量栅格（61）进行栅格计算获得瓦斯涌出量栅格；

6）利用GIS等值线追踪功能对瓦斯含量栅格（61）和瓦斯压力、瓦斯涌出量栅格（62）进行等值线追踪获得瓦斯参数等值线集（80），其中包括：瓦斯含量等值线、瓦斯压力等值线、瓦斯涌出量等值线；

7）根据瓦斯参数等值线集（80）运用GIS的空间分析功能进行煤与瓦斯突出危险区域预测（71），划分突出危险区域与非突出危险区域；

8）当在瓦斯地质采样点数据集（10）、地质构造影响模型（51）、保护层开采影响模型（52）及瓦斯抽采影响模型（53）发生变化时，利用GIS平台对瓦斯地质数学模型（30）和瓦斯含量栅格（61）进行重新计算和更新，进而实现瓦斯地质动态查询分析（70）。

2.如权利要求1所述的一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法，其特征在于：所述瓦斯地质采样点数据集（10）包括：原始瓦斯含量采样点数据（11），埋深采样点数据（12），煤层厚度采样点数据（13），封闭性采样点数据（14），煤层变质程度采样点数据（15），地表高程数据（16），煤层底板标高采样点数据（17）。

3.如权利要求1所述的一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法，其特征在于：所述影响煤层瓦斯地质因素栅格数据集（40）包括：煤层埋深栅格（41），煤层厚度栅格（42），围岩封闭性栅格（43），煤层变质程度栅格（44），地质构造栅格（45）。

4.如权利要求1所述的一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法，其特征在于：所述步骤4）具体实施过程如下：

41）地质构造影响模型51，在此模型中设定构造影响瓦斯含量变化值△W₁=f(d)，其中瓦斯含量变化值△W₁是距地质构造轴线距离d的函数，距轴线距离d越大对瓦斯含量影响越小；基于GIS平台，根据d大小对地质构造进行缓冲区处理，将其周边区域划分为N级缓冲区，再根据缓冲区对煤层原始瓦斯含量栅格60的栅格像元进行重新赋值；

42）保护层开采影响模型52，由瓦斯排放率确定保护层开采影响瓦斯含量变化值△W₂，在此模型中由保护层采空区边界、煤层倾角、煤层间距、卸压角来计算被保护范围，排放率由被保护层与保护层之间的间距确定，根据△W₂对煤层原始瓦斯含量栅格60的栅格像元进行重新赋值；

43）瓦斯抽采影响模型53，由抽采区域内的瓦斯抽采动态采集的数据计算抽采区域内吨煤瓦斯抽采量，根据动态的吨煤瓦斯抽采量数据对原始瓦斯含量栅格60的栅格像元进行重新赋值。