一种采面瓦斯涌出量动态分源预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及煤矿安全领域，尤其是一种采面瓦斯涌出量动态分源预测方法。
【背景技术】
[0002] 瓦斯一直是制约煤矿安全生产的主要因素，是煤矿的第一杀手，准确进行矿井瓦 斯涌出量预测是瓦斯防治工作的重中之重，同时采面瓦斯涌出量预测又是防止矿井瓦斯超 限的重要基础工作。
[0003] 目前，进行煤矿瓦斯涌出量预测的常用方法主要有W实际瓦斯涌出量为基础的矿 山统计法和W瓦斯含量为基础的分源预测法。
[0004] 分源预测法考虑因素多，适应性强，可靠度较高，应用最为广泛。但因其采用煤层 原始瓦斯含量进行预测，在矿井生产阶段时，由于采掘工作面收到煤层瓦斯提前抽采的影 响，实际影响瓦斯涌出量大小的是预抽后的残余瓦斯含量。
[000引此外，对于近距离煤层群开采，由于邻近层数量多，且多为赋存不稳定的煤层或煤 线，W及瓦斯参数缺乏，导致邻近层瓦斯涌出量的预测结果与实际涌出情况偏差较大。因 此，实现准确的采面瓦斯涌出量动态分源预测具有十分重要的意义。国内外关于采面瓦斯 涌出量动态分源预测方面的研究较少，尚无相应的测试方法。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采面瓦斯涌出量动态分源预测方法。
[0007] 本发明的目的及解决其主要技术问题是采用W下技术方案来实现的：一种采面瓦 斯涌出量动态分源预测方法，包括如下步骤： 建立开采层瓦斯涌出量动态预测模型，利用预抽后的动态残余瓦斯含量代替开采层原 始瓦斯含量，依照分源预测法建立开采层瓦斯涌出量动态预测模型； 建立修正后的邻近层瓦斯涌出量预测模型，与实测数据对比，得到校正系数，依照分源 预测法建立修正后的邻近层瓦斯涌出量预测模型； 建立采面瓦斯涌出量动态分源预测模型，W上述开采层和邻近层瓦斯涌出量动态预测 模型建立采面瓦斯涌出量动态分源预测模型； 采面瓦斯涌出量动态分源预测，根据上述采面瓦斯涌出量预测模型对采面瓦斯涌出量 进行动态分源预测。
[0008] 所述的一种采面瓦斯涌出量动态分源预测方法，其中：所述的开采层瓦斯涌出量 动态预测模型采用分源预测法中开采层瓦斯涌出量预测模型，其中原始瓦斯含量采用预抽 后的动态残余瓦斯含量，即
式中：Κι一一围岩瓦斯涌出系数； Κ2一一回采工作面丢煤瓦斯涌出系数，K2=l/C; Κ3-一采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，采用走向长壁后退式回 采:Κ3=化一化)/1; L--回采工作面长度； m--开米层厚度； Μ--工作面义局； WcY一一预抽后的动态残余瓦斯含量； Wc一一运出矿井后煤的残存瓦斯含量。
[0009] 所述的一种采面瓦斯涌出量动态分源预测方法，其中：所述的修正后的邻近层瓦 斯涌出量预测模型采用分源预测法中邻近层瓦斯涌出量预测模型与修正系数的乘积，即
式中：化一一邻近层相对瓦斯涌出量，mVt; ΠΗ 束i个邻近层煤层厚度,m; Μ--工作面义局，m; Κι 一一第i个邻近层瓦斯排放率，％，如无实测值可参照附录D选取； Woi-一第i个邻近层煤层原始瓦斯含量，mVt，如无实测值可参照开采层选取； Wci-一第i个邻近层煤层残存瓦斯含量，mVt，如无实测值可参照开采层选取； C--修正系数。
[0010] 所述的一种采面瓦斯涌出量动态分源预测方法，其中：所述的采面瓦斯涌出量动 态分源预测模型为：
[0011] 所述的一种采面瓦斯涌出量动态分源预测方法，其中：所述的预抽后的动态残余 瓦斯含量是通过W下方法预测的，本申请人另案申请《一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布 动态预测方法》。
[0012] -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： 划分预测单元:依据不同预抽方法，划分预测单元； 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； 建立煤层残余瓦斯含量预测模型：建立W上述主要预测指标为自变量，W煤层预抽后 残余瓦斯含量为因变量的预测模型； 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； 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。
[0013] 其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。
[0014] 所述的一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，其中，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。
[0015] 所述的一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，其中，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： 选择变量:W所述的主要预测指标为自变量，W煤层预抽后残余瓦斯含量为因变量； 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； 收集整理煤层预抽后残余瓦斯含量数据：W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，W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。
[0016] 所述的一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，其中抽采时长可W根据 钻孔竣工时间计算。
[0017] 所述的一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，其中有效抽采钻孔均匀 程度评价通过如下步骤： 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 响半径运两个距离指标之间； 计算各统计单元的吨煤钻孔量:根据上述确定的统计半径，W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； 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。
[0018] 所述的一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，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。
[0019] 所述的一种煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法，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:W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。
[0020] 本发明可W实现对采面瓦斯涌出量动态分源预测，并结合采面邻近层实际瓦斯涌 出情况对邻近层瓦斯涌出量预测结果进行修正，实现了预测过程及预测结果的动态更新， 提高了预测结果的可靠性，而且还提高了采面瓦斯涌出量动态分源预测的效率及决策的科 学性，容易被煤矿一般工程技术人员迅速掌握。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的一个实施例的采面瓦斯涌出量动态分源预测步骤； 图2是本发明的一个实施例的煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测步骤； 图3是本发明的一个实施例的钻孔均匀程度评价步骤； 图4是本发明的一个实施例的煤层预抽后残余瓦斯含量预测模型步骤。
【具体实施方式】
[0022] W下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提出的一种采面瓦斯涌出量动态分源 预测方法【具体实施方式】、特征及其功效，详细说明如后。
[0023] 如图1所示，在本发明的一个实施例中，首先需要完成步骤S1010,建立开采层瓦斯 涌出量动态预测模型，利用预抽后的动态残余瓦斯含量代替开采层原始瓦斯含量，依照分 源预测法建立开采层瓦斯涌出量动态预测模型。
[0024] 开采层瓦斯涌出量动态预测模型采用分源预测法中开采层瓦斯涌出量预测模型， 其中原始瓦斯含量采用预抽后的动态残余瓦斯含量，即
式中：Κι一一围岩瓦斯涌