[发明专利]一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识方法和系统

权利要求书

1.一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：首先通过理论分析、物理模拟、数值模拟或现场观测手段，确定采动覆岩裂隙和瓦斯分布及演化规律，掌握瓦斯聚集区的大致分布区域；

步骤2：在上述预判瓦斯聚集区域布置若干钻孔，钻孔布置位置覆盖预判瓦斯聚集区，通过现场观测手段获取各钻孔不同位置覆岩结构、覆岩岩性、裂隙图像、钻孔偏移量、瓦斯浓度和瓦斯成分信息；

步骤3：通过对现场观测所得各钻孔不同位置覆岩结构、覆岩岩性、裂隙图像、钻孔偏移量、瓦斯浓度和瓦斯成分信息进行“由点到线，由线到面，由面到体”的“点-线-面-体”综合统计分析和反演计算，得到采动覆岩裂隙场和瓦斯场空间分布和演化规律；

步骤4：根据上述反演计算得到的采动覆岩裂隙场和瓦斯场空间分布和演化规律，从而判定采动覆岩瓦斯聚集区的空间展布。

2.根据权利要求1所述的一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识方法，其特征在于，步骤1中的理论分析采用目前煤炭行业内已提出的多种采动覆岩裂隙和瓦斯分布规律的分析模型和方法；物理模拟根据工作面地质和开采条件，搭建固-气耦合物理相似模型，进行采动裂隙场-瓦斯场耦合规律研究；数值模拟采用FLAC、UDEC、RFPA煤岩裂隙计算软件和FLUENT、COMSOL流体计算软件，进行采动裂隙场-瓦斯场耦合规律研究；现场观测采用微震监测或钻孔窥视方法，研究采动裂隙演化规律。

3.根据权利要求1所述的一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识方法，其特征在于，步骤2中的现场观测手段采用窥视的方法获得覆岩结构、覆岩岩性、裂隙图像信息，采用测斜仪获得钻孔偏移量信息，采用瓦斯浓度传感器获得瓦斯浓度信息，采用气相色谱仪获得瓦斯成分信息。

4.根据权利要求1所述的一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识方法，其特征在于，步骤3中的反演方法通过对获得的多参量信息进行三维空间和四维时空分布云图的绘制。

5.根据权利要求4所述的一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识方法，其特征在于，步骤4中根据步骤3获得的三维空间和四维时空分布云图，综合判定采动覆岩瓦斯聚集区的空间分布。

6.一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识系统，其特征在于，该系统基于权利要求1至5中任一项所述的一种采动覆岩瓦斯聚集区空间辨识方法，包括：

采场模型建立模块，包括工作面模型建立模块和观测钻孔模型建立模块，用于根据工作面煤岩层分布、层厚、工作面尺寸、观测钻孔布设参数，建立采场的三维可视化模型，其中，钻孔布设参数包括孔径、孔长、倾角和方位角；

多参量信息录入模块，包括覆岩参数录入模块、钻孔参数录入模块和瓦斯参数录入模块；覆岩参数录入模块用于录入观测所得覆岩结构、覆岩岩性、裂隙分布参量信息，钻孔参数录入模块用于录入实际钻孔偏移量信息，瓦斯参数录入模块用于录入瓦斯浓度、瓦斯成分信息；

数据处理模块，包括数据统计模块、数据分析模块和数据反演模块；数据统计模块用于对所录入多参量信息的分类和汇总，数据分析模块用于对所录入多参量信息的各种回归分析、趋势分析、预测分析，数据反演模块用于对所录入多参量信息的反演计算；

成果展示模块，包括曲线生成模块、二维图生成模块和三维图生成模块；曲线生成模块实现数据处理结果的多种曲线绘制，二维图生成模块实现数据处理结果的投影图、剖面图二维图形的生成，三维图生成模块实现数据处理结果的三维空间可视化显示。