[发明专利]基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统，包括光纤传感阵列、处理装置以及区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统；光纤传感阵列用于实时采集测量区域中探测点的瓦斯压力信号，并转换为光学测量信号后发送至处理装置；处理装置用于进行光谱参量解析得到光学参量并进行数据封装，然后传输给区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统；区域瓦斯动态压力数据三维重建显示系统，用于解析光学参量并进行区域三维图形重建和瓦斯分布安全性评价。本发明能够通过分布式光纤测量阵列对监测区域内各个探测点上的瓦斯压力参数进行实时测量并进行三维可视化图形，为煤矿瓦斯压力的预测预警提供科学依据。

技术领域

本发明涉及一种煤层瓦斯压力评测系统，尤其涉及一种基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统。

背景技术

煤炭能源长期占据我国能源生产和消费的主导地位，但是煤层瓦斯时刻威胁着作业人员的生命和生产系统的安全，瓦斯灾害事故的防治是煤矿安全生产的重中之重。受煤层地压和煤层地质条件的影响，煤炭生产过程中，煤层瓦斯压力动态变化，如果监测和处理不到位随时有瓦斯突出和瓦斯爆炸的危险。煤层瓦斯压力的实时评测则是辨识和预防瓦斯灾害的“避雷针”，其测定工作是一切瓦斯防治措施的基础。

关于研究煤与瓦斯突出问题，仅凭某一点瓦斯压力测量值来做出煤与瓦斯突出预测、预警是很片面的，不具有说服力，生产中需要根据生产煤层瓦斯分布的特点，通过测量和评估掌握煤层瓦斯运动、动态分布和变化情况，为工作面安全生产和瓦斯突出预测和防突措施开展提供依据。因此，做好井下生产区域煤层的瓦斯动态压力的测量和实时评估是保证生产安全的重要举措。

煤层瓦斯动态压力测定的精确性、全面性、高效性对煤炭生产安全来说具有重要的意义，传统的电子压力表在瓦斯压力检测方面，简便快捷，应用广泛，但是随着科学技术的进步会发现压力表测压仍存在一些不足：由于其示值准确性依靠人工读数而得不到保证；获取数据点比较单一化，对煤层区域瓦斯动态压力的分布监测技术难度比较大，未曾有人采用。

现有的瓦斯压力测量方案主要存在如下几种:

1、瓦斯压力直接测量法

通过使用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定煤层瓦斯探测点钻孔，然后在钻孔中引出测压管，再将钻孔严密封孔，通过读取测压管上压力表的读数确定出瓦斯压力。

2、瓦斯压力间接测量法

利用瓦斯的一些物理特性推断出瓦斯压力，如通过直接测定瓦斯流量来推测瓦斯压力。

3、自钻式煤层瓦斯压力原位测定法

该装置能够在不抽出钻杆的前提下，实现煤层瓦斯压力的测定，重点用于钻孔易塌、易堵的松软煤层，这相对于传统的测定方法，可有效减少测定工作量，提高煤炭生产效率。

现有的瓦斯压力测量方案存在以下缺点:

1、电子压力测量仪器和非电子压力测量仪器，读数需要靠人工读取，操作不方便，由于井下作业环境较为恶劣，当压力测试点较多时，压力测试变得十分繁琐；

2、仅能获得某一时段、某一位置的单一的煤层瓦斯压力数据，通过多点离散测量估计瓦斯压力情况，无法实时测量煤层瓦斯的动态压力状况；

3、测试过程中必须对压力表贴标签进行标识以及并记录相应位置点测量参数，由于环境恶劣压力表标签经常遗失或损坏，导致不能确定压力值对应的具体位置；也无法通过数据可视化方法实时显示测量和评估结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光纤传感阵列分布测量的煤层瓦斯动态安全评测系统，能够针对煤层瓦斯压力高时空分辨率、多点分布式测量以及实时连续测量的需求，通过分布式光纤测量阵列对监测区域内各个探测点上的瓦斯压力参数进行实时测量，并利用计算机三维图像技术构建监测区域瓦斯压力分布显示的三维可视化图形，为煤矿瓦斯压力的预测预警提供科学依据。