[发明专利]一种基于GIS的煤矿瓦斯涌出量动态预测方法

权利要求书

1.一种基于GIS的煤矿瓦斯涌出量动态预测方法，是以GIS为平台，在煤矿瓦斯地质动态分析的基础上，综合工作面高负压和低负压瓦斯抽采数据，采用分源预测的方法动态预测煤矿采掘工作面前方煤体瓦斯涌出量，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），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），煤层底板标高采样数据（17）；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的新增而动态更新；

2）矿区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），其中包括：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）；

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）中，通过栅格计算获得煤层原始瓦斯含量栅格（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）；煤层原始瓦斯含量栅格（60）经过地质构造影响模型（51）及保护层开采影响模型（52）的处理，获得瓦斯含量栅格（61）；

5）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）发生变化时，GIS内嵌更新机制将对瓦斯地质数学模型（30）和瓦斯含量栅格（61）进行重新计算；

6）根据瓦斯含量栅格（61）结合工作面高负压抽采数据（23）、低负压抽采数据（24）、采掘进尺数据（25）以及煤层间距栅格（22），利用栅格数据通过分源预测法进行计算获得采掘工作面瓦斯涌出量（62）。

2.如权利要求1所述的一种基于GIS的煤矿瓦斯涌出量动态预测方法，其特征在于：所述步骤4）煤层原始瓦斯含量栅格（60）经过地质构造影响模型（51）及保护层开采影响模型（52）的处理，获得最新的瓦斯含量栅格（61），其中具体实施过程如下步骤：

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越大对瓦斯影响越小；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。

3.如权利要求1所述的一种基于GIS的煤矿瓦斯涌出量动态预测方法，其特征在于：所述步骤6）获得采掘工作面瓦斯涌出量（62）的具体实施过程如下步骤：

61）在瓦斯含量栅格（61）的基础上，根据高负压抽采数据（23）对抽采区域的瓦斯含量栅格进行重新赋值处理，即由抽采单元的瓦斯抽采总量计算抽采区域瓦斯含量栅格变化值△W₃，进而更新其对应的瓦斯含量栅格值；

62）根据分源预测法邻近层瓦斯排放率和煤层间距的关系，由煤层间距栅格数据（22）确定邻近层瓦斯排放率系数η，并结合预测工作面的参数、各煤层的煤层厚度栅格（42）及各煤层的瓦斯含量栅格（61）动态预测工作面瓦斯涌出量（62）；

63）针对回采工作面瓦斯涌出量，在工作面瓦斯涌出量（62）的基础上结合低负压抽采数据（24）进行动态预测，即工作面瓦斯涌出量（62）减去低负压抽采数据（24），如果工作面没有低负压抽采则数据为0。