一種煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦安全領域，尤其涉及一種煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測方法。
【背景技術】
[0002]煤層瓦斯含量是單位質量煤中所含的瓦斯體積(換算為標準狀態)的量。殘余瓦斯含量是指煤樣在井下解吸一段時間之后殘余于煤中的瓦斯量，由于其測定用途及各礦條件不一，難以取得一致的標準。煤的殘余瓦斯量測定是瓦斯防治技術中的一個重要環節，是采掘工作面瓦斯涌出量預測的重要部分，它直接影響著采掘工作面瓦斯涌出量預測的精度。在我國，殘余瓦斯量是煤與瓦斯突出防治中重要指標之一，同時也是天然氣儲量評估的重要組成部分。
[0003]煤層經過預抽后，瓦斯含量大幅降低，但由于預抽時間、原始瓦斯賦存及抽采鉆孔分布等因素的不均衡性，導致抽采后的殘余瓦斯含量在空間上和時間上呈不均勻分布，以致局部瓦斯抽采不達標，嚴重影響礦井安全高效生產。
[0004]井下實測殘余瓦斯含量是檢驗煤層瓦斯預抽效果的重要指標，但由于井下檢驗鉆孔施工時鉆孔偏差難以避免以及測試方法與儀器的誤差，要準確獲取設計檢驗點的真實殘余瓦斯含量非常困難。并且殘余瓦斯含量受預抽時間長短影響很大，是一個隨預抽時間變化的動態值，井下實測法只能靜態獲得當前殘余瓦斯量，不能及時全面掌握工作面殘余瓦斯含量動態變化情況。因此，實現采面預抽后殘余瓦斯含量分布的動態預測具有十分重要的意義。國內外關于煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測方面的研究較少，尚無相應的測試方法。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測方法，該方法針對影響煤層預抽后殘余瓦斯含量的主要預測指標，建立煤層預抽后殘余含量預測模型，可以動態預測煤層殘余瓦斯含量，預測準確度高。
[0006]本發明的目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的:一種煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測方法，其特征在于:包括如下步驟:
S1010、劃分預測單元:依據不同預抽方法，劃分預測單元；
S1020、確定主要預測指標:在同一預測單元內，確定影響煤層預抽后殘余瓦斯含量預測的主要指標；
S1030、建立煤層殘余瓦斯含量預測模型:建立以上述主要預測指標為自變量，以煤層預抽后殘余瓦斯含量為因變量的預測模型；
S1040、動態預測殘余瓦斯含量:根據上述模型動態預測煤層預抽后殘余瓦斯含量；S1050、繪制殘余瓦斯含量分布動態預測圖:根據上述預測的煤層預抽后殘余瓦斯含量及坐標位置繪制殘余瓦斯含量分布動態預測圖。
[0007]步驟S1020中，在同一預測單元內，其中所述的煤層預抽后殘余瓦斯含量的主要預測指標為抽采時長和有效抽采鉆孔均勻程度。
[0008]步驟S1030中，所述的煤層預抽后殘余瓦斯含量預測模型采用線性模型、指數模型或神經網絡模型。
[0009]步驟S1030中，所述的煤層預抽后殘余瓦斯含量預測模型的建立，包括如下步驟:
a、選擇變量:以所述的主要預測指標為自變量，以煤層預抽后殘余瓦斯含量為因變量；
b、收集整理主要預測指標數據:收集與鉆孔抽采時長和有效抽采鉆孔均勻程度相關的參數數據；
C、收集整理煤層預抽后殘余瓦斯含量數據:以預測單元內實測的有效殘余瓦斯含量作為煤層預抽后殘余瓦斯含量數據；
具體地:
選取預測模型并確定其參數:選取一種預測模型，以所述收集整理的主要預測指標和煤層殘余瓦斯含量數據求解出所述預測模型的參數；
預測模型有效性評估:對所確定的模型進行統計檢驗，判斷模型的有效性，如果該模型有無效則需要重新確定預測模型。
[0010]其中抽采時長可以根據鉆孔竣工時間計算。
[0011]其中有效抽采鉆孔均勻程度評價通過如下步驟:
S2010、劃分統計單元:所述的統計單元半徑應處于有效抽采半徑和鉆孔最短預抽期的抽采影響半徑這兩個距離指標之間；
S2020、計算各統計單元的噸煤鉆孔量:根據上述確定的統計半徑，以工作面瓦斯抽采鉆孔竣工圖為底圖進行噸煤鉆孔量計算，并記錄好對應的坐標位置；
S2030、繪制工作面噸煤鉆孔量等值線圖:根據上述計算的噸煤鉆孔量及對應的坐標位置利用Sufer或MapGIS等軟件繪制噸煤鉆孔量等值線圖；
其中噸煤鉆孔量是指工作面平均噸煤的有效瓦斯抽采鉆孔長度。
[0012]其中利用工作面瓦斯抽采鉆孔竣工圖計算噸煤鉆孔量時，考慮煤層傾角的影響，先將鉆孔竣工圖即水平投影圖轉換為正視圖。
[0013]其中噸煤鉆孔量計算包括如下步驟:
劃分網格單元:根據上述的統計單元半徑在正視圖上劃分網格單元；
計算各統計單元內的瓦斯抽采鉆孔總長度:以統計單元內瓦斯有效抽采鉆孔長度之和作為瓦斯抽采鉆孔總長度；
計算單元內的平均噸煤鉆孔量:以統計單元內瓦斯抽采鉆孔總長度與煤質量的比值表示；
其中統計單元內煤質量為單元面積、煤厚和煤的容重的乘積。
[0014]本發明專利與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明可以實現對預抽后煤層殘余瓦斯含量的動態預測，并能夠繪制出預抽后煤層殘余瓦斯含量分布圖，實現了預測過程及預測結果的動態更新和可視化，不但提高了預測結果的可靠性，而且還提高了預抽后煤層殘余瓦斯含量的效率及決策的科學性，容易被煤礦一般工程技術人員迅速掌握，且預測成本低。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測步驟框圖；
圖2是本發明的鉆孔均勻程度評價步驟框圖；
圖3是本發明的煤層預抽后殘余瓦斯含量預測模型步驟框圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖和較佳實施例，對依據本發明專利提出的一種煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測方法【具體實施方式】、特征及其功效，詳細說明如后。
[0017]圖1示出了本發明的煤層預抽后殘余瓦斯含量分布動態預測步驟;首先需要完成步驟S1010，進行預測單元劃分。
[0018]在劃分預測單元的過程中，應考慮到縮小埋深、煤質、圍巖、煤結構、構造等地質因素的差異，減少預測單元內原始瓦斯儲量因各地質因素產生的差異，并要依據不同預抽方法進行區劃。
[0019]接著，在步驟S1020中，確定影響煤層預抽后殘余瓦斯含量的主要預測指標。在同一單元內，影響瓦斯抽采效果不均衡的因素大幅減少，而有效抽采鉆孔分布的空間因素與抽采時間長短的時空因素的影響表現得更直接。
[0020]其中，抽采時長可依據鉆孔竣工時間計算，而有效抽采鉆孔均勻程度空間分布為定性指標，需進一步量化評價。
[0021]在確定了主要預測指標后，進行步驟S1030，建立煤層預抽后殘余瓦斯含量預測模型。
[0022]依據選定的預測指標，分析各指標的貢獻大小，采用多指標預測方法建立多元預測模型。
[0023]然后，在步驟S1040中，使用建立的煤層預抽后殘余瓦斯含量預測模型，對預測區域殘余瓦斯含量進行預測。
[0024]最后，在步驟S1050中，根據預測的殘余瓦斯含量和對應坐標位置，繪制出殘余瓦斯含量分