[发明专利]基于瓦斯抽放系统模拟解算的瓦斯参数反演方法及装置

权利要求书

1.一种基于瓦斯抽放系统模拟解算的瓦斯参数反演方法，其特征在于，所述方法包括:

根据瓦斯抽放系统的节点、管道和钻孔建立系统拓扑结构;

根据所述系统拓扑结构生成系统基本回路矩阵;

根据所述基本回路矩阵建立模拟解算数学模型并利用可快速收敛的计算机模拟求解算法对所述模拟解算数学模型进行求解;

根据所述模拟解算数学模型求解结果和煤层监测瓦斯涌出量建立联立方程;

根据所述联立方程计算钻场煤层瓦斯压力分布并根据所述瓦斯压力分布计算瓦斯含量；

根据基本回路矩阵建立模拟解算数学模型并利用可快速收敛的计算机模拟求解算法对所述模拟解算数学模型进行求解包括:

利用瓦斯泵特性曲线函数计算抽放泵风压;

利用管道摩擦阻力函数计算管道摩擦阻值;

根据抽放泵风压、管道摩擦阻值、局部调节阻值、流量、自然压差和基本回路矩阵计算钻孔平均瓦斯压力;

根据原始瓦斯压力和钻孔平均瓦斯压力建立瓦斯流动模型函数;

利用可快速收敛的计算机模拟求解算法计算所有钻孔的钻孔平均瓦斯压力的平均值；

根据模拟解算数学模型求解结果和煤层监测瓦斯涌出量建立连立方程包括:

利用瓦斯抽放检测系统获取监测钻孔平均瓦斯压力;

根据所述监测钻孔平均瓦斯压力构建监测瓦斯涌出量表达式;

根据模拟解算数学模型得出的所有钻孔的钻孔平均瓦斯压力的平均值生成模型瓦斯涌出量表达式;

利用监测瓦斯涌出量表达式和模型瓦斯涌出量表达式建立联立方程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据瓦斯抽放系统的节点、管道和钻孔建立系统拓扑结构包括:

将钻孔孔底节点、瓦斯抽放泵出口节点和管道节点进行编号;

按照瓦斯流向由始点到终点对管道依次编号;

将标高最高的瓦斯泵出口作为基点对每个节点的精确标高或每条管道的始终点高差进行标注。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据联立方程计算钻场煤层瓦斯压力分布并根据所述瓦斯压力分布计算瓦斯含量包括:

求解所述联立方程得到煤层在钻孔附件的最大瓦斯压力和抽放影响半径;

根据所述最大瓦斯压力和抽放影响半径计算瓦斯压力分布;

根据所述瓦斯压力分布计算钻场瓦斯压力;

根据所述瓦斯压力计算钻场瓦斯含量。

4.一种基于瓦斯抽放系统模拟解算的瓦斯参数反演装置，其特征在于，所述装置包括:

拓扑建立单元，配置用于根据瓦斯抽放系统的节点、管道和钻孔建立系统拓扑结构;

矩阵生成单元，配置用于根据所述系统拓扑结构生成系统基本回路矩阵;

模型建立单元，配置用于根据所述基本回路矩阵建立模拟解算数学模型并利用可快速收敛的计算机模拟求解算法对所述模拟解算数学模型进行求解;

方程建立单元，配置用于根据所述模拟解算数学模型求解结果和煤层监测瓦斯涌出量建立联立方程;

含量计算单元，配置用于根据所述联立方程计算钻场煤层瓦斯压力分布并根据所述瓦斯压力分布计算瓦斯含量；

模型建立单元包括:

风压计算模块，配置用于利用瓦斯泵特性曲线函数计算抽放泵风压;

摩擦计算模块，配置用于利用管道摩擦阻力函数计算管道摩擦阻值;

压力计算模块，配置用于根据抽放泵风压、管道摩擦阻值、局部调节阻值、流量、自然压差和基本回路矩阵计算钻孔平均瓦斯压力;

函数建立模块，配置用于根据原始瓦斯压力和钻孔平均瓦斯压力建立瓦斯流动模型函数;

模型求解模块，配置用于利用可快速收敛的计算机模拟求解算法计算所有钻孔的钻孔平均瓦斯压力的平均值；

方程建立单元包括:

压力监测模块，配置用于利用瓦斯抽放检测系统获取监测钻孔平均瓦斯压力;

监测计算模块，配置用于根据所述监测钻孔平均瓦斯压力构建监测瓦斯涌出量表达式;

模型计算模块，配置用于根据模拟解算数学模型得出的所有钻孔的钻孔平均瓦斯压力的平均值生成模型瓦斯涌出量表达式;

方程建立模块，配置用于利用监测瓦斯涌出量表达式和模型瓦斯涌出量表达式建立联立方程。