一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿安全领域，尤其涉及一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法。
【背景技术】
[0002]煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积(换算为标准状态)的量。残余瓦斯含量是指煤样在井下解吸一段时间之后残余于煤中的瓦斯量，由于其测定用途及各矿条件不一，难以取得一致的标准。煤的残余瓦斯量测定是瓦斯防治技术中的一个重要环节，是采掘工作面瓦斯涌出量预测的重要部分，它直接影响着采掘工作面瓦斯涌出量预测的精度。在我国，残余瓦斯量是煤与瓦斯突出防治中重要指标之一，同时也是天然气储量评估的重要组成部分。
[0003]煤层经过预抽后，瓦斯含量大幅降低，但由于预抽时间、原始瓦斯赋存及抽采钻孔分布等因素的不均衡性，导致抽采后的残余瓦斯含量在空间上和时间上呈不均匀分布，以致局部瓦斯抽采不达标，严重影响矿井安全高效生产。
[0004]井下实测残余瓦斯含量是检验煤层瓦斯预抽效果的重要指标，但由于井下检验钻孔施工时钻孔偏差难以避免以及测试方法与仪器的误差，要准确获取设计检验点的真实残余瓦斯含量非常困难。并且残余瓦斯含量受预抽时间长短影响很大，是一个随预抽时间变化的动态值，井下实测法只能静态获得当前残余瓦斯量，不能及时全面掌握工作面残余瓦斯含量动态变化情况。因此，实现采面预抽后残余瓦斯含量分布的动态预测具有十分重要的意义。国内外关于煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方面的研究较少，尚无相应的测试方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，该方法针对影响煤层预抽后残余瓦斯含量的主要预测指标，建立煤层预抽后残余含量预测模型，可以动态预测煤层残余瓦斯含量，预测准确度高。
[0006]本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的:一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，其特征在于:包括如下步骤:
S1010、划分预测单元:依据不同预抽方法，划分预测单元；
S1020、确定主要预测指标:在同一预测单元内，确定影响煤层预抽后残余瓦斯含量预测的主要指标；
S1030、建立煤层残余瓦斯含量预测模型:建立以上述主要预测指标为自变量，以煤层预抽后残余瓦斯含量为因变量的预测模型；
S1040、动态预测残余瓦斯含量:根据上述模型动态预测煤层预抽后残余瓦斯含量；S1050、绘制残余瓦斯含量分布动态预测图:根据上述预测的煤层预抽后残余瓦斯含量及坐标位置绘制残余瓦斯含量分布动态预测图。
[0007]步骤S1020中，在同一预测单元内，其中所述的煤层预抽后残余瓦斯含量的主要预测指标为抽采时长和有效抽采钻孔均匀程度。
[0008]步骤S1030中，所述的煤层预抽后残余瓦斯含量预测模型采用线性模型、指数模型或神经网络模型。
[0009]步骤S1030中，所述的煤层预抽后残余瓦斯含量预测模型的建立，包括如下步骤:
a、选择变量:以所述的主要预测指标为自变量，以煤层预抽后残余瓦斯含量为因变量；
b、收集整理主要预测指标数据:收集与钻孔抽采时长和有效抽采钻孔均匀程度相关的参数数据；
C、收集整理煤层预抽后残余瓦斯含量数据:以预测单元内实测的有效残余瓦斯含量作为煤层预抽后残余瓦斯含量数据；
具体地:
选取预测模型并确定其参数:选取一种预测模型，以所述收集整理的主要预测指标和煤层残余瓦斯含量数据求解出所述预测模型的参数；
预测模型有效性评估:对所确定的模型进行统计检验，判断模型的有效性，如果该模型有无效则需要重新确定预测模型。
[0010]其中抽采时长可以根据钻孔竣工时间计算。
[0011]其中有效抽采钻孔均匀程度评价通过如下步骤:
S2010、划分统计单元:所述的统计单元半径应处于有效抽采半径和钻孔最短预抽期的抽采影响半径这两个距离指标之间；
S2020、计算各统计单元的吨煤钻孔量:根据上述确定的统计半径，以工作面瓦斯抽采钻孔竣工图为底图进行吨煤钻孔量计算，并记录好对应的坐标位置；
S2030、绘制工作面吨煤钻孔量等值线图:根据上述计算的吨煤钻孔量及对应的坐标位置利用Sufer或MapGIS等软件绘制吨煤钻孔量等值线图；
其中吨煤钻孔量是指工作面平均吨煤的有效瓦斯抽采钻孔长度。
[0012]其中利用工作面瓦斯抽采钻孔竣工图计算吨煤钻孔量时，考虑煤层倾角的影响，先将钻孔竣工图即水平投影图转换为正视图。
[0013]其中吨煤钻孔量计算包括如下步骤:
划分网格单元:根据上述的统计单元半径在正视图上划分网格单元；
计算各统计单元内的瓦斯抽采钻孔总长度:以统计单元内瓦斯有效抽采钻孔长度之和作为瓦斯抽采钻孔总长度；
计算单元内的平均吨煤钻孔量:以统计单元内瓦斯抽采钻孔总长度与煤质量的比值表示；
其中统计单元内煤质量为单元面积、煤厚和煤的容重的乘积。
[0014]本发明专利与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明可以实现对预抽后煤层残余瓦斯含量的动态预测，并能够绘制出预抽后煤层残余瓦斯含量分布图，实现了预测过程及预测结果的动态更新和可视化，不但提高了预测结果的可靠性，而且还提高了预抽后煤层残余瓦斯含量的效率及决策的科学性，容易被煤矿一般工程技术人员迅速掌握，且预测成本低。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测步骤框图；
图2是本发明的钻孔均匀程度评价步骤框图；
图3是本发明的煤层预抽后残余瓦斯含量预测模型步骤框图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明专利提出的一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法【具体实施方式】、特征及其功效，详细说明如后。
[0017]图1示出了本发明的煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测步骤;首先需要完成步骤S1010，进行预测单元划分。
[0018]在划分预测单元的过程中，应考虑到缩小埋深、煤质、围岩、煤结构、构造等地质因素的差异，减少预测单元内原始瓦斯储量因各地质因素产生的差异，并要依据不同预抽方法进行区划。
[0019]接着，在步骤S1020中，确定影响煤层预抽后残余瓦斯含量的主要预测指标。在同一单元内，影响瓦斯抽采效果不均衡的因素大幅减少，而有效抽采钻孔分布的空间因素与抽采时间长短的时空因素的影响表现得更直接。
[0020]其中，抽采时长可依据钻孔竣工时间计算，而有效抽采钻孔均匀程度空间分布为定性指标，需进一步量化评价。
[0021]在确定了主要预测指标后，进行步骤S1030，建立煤层预抽后残余瓦斯含量预测模型。
[0022]依据选定的预测指标，分析各指标的贡献大小，采用多指标预测方法建立多元预测模型。
[0023]然后，在步骤S1040中，使用建立的煤层预抽后残余瓦斯含量预测模型，对预测区域残余瓦斯含量进行预测。
[0024]最后，在步骤S1050中，根据预测的残余瓦斯含量和对应坐标位置，绘制出残余瓦斯含量分