本發(fā)明屬于礦山安全領(lǐng)域，涉及一種煤礦瓦斯抽采效果精細化評價模型及動態(tài)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、瓦斯作為一種煤炭的伴生資源，一方面，采掘前瓦斯抽采不到位，在煤炭開采過程中極有可能誘發(fā)瓦斯災(zāi)害，另一方面，煤層瓦斯可通過泵站輸送至地面，作為一種清潔能源加以利用，因此，瓦斯抽采不論從礦井安全、還是資源利用來說都是不可或缺的。

2、根據(jù)相關(guān)研究成果和標準要求，煤層瓦斯必須抽采至一定噸煤含量值以下方可達到安全采掘的條件，而評判瓦斯抽采效果的方法為瓦斯抽采達標動態(tài)評價。瓦斯抽采達標動態(tài)評價主要是基于抽采量數(shù)據(jù)計量統(tǒng)計和殘余瓦斯含量抽檢實測，來達到對煤層瓦斯抽采程度衡量的目的，而抽采量的計量統(tǒng)計作為瓦斯抽采達標動態(tài)評價的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其準確性決定了瓦斯抽采達標動態(tài)評價結(jié)果的可靠性，進一步直接影響礦井采掘安全。目前抽采量計量統(tǒng)計的主要方法為在線監(jiān)測和人工巡檢，根據(jù)現(xiàn)場長期實踐證明，第一，通過在線監(jiān)測和人工巡檢得到的抽采量數(shù)據(jù)均存在不同程度的誤差，第二，現(xiàn)階段無有效方法判識兩種數(shù)據(jù)源的相對準確性、并據(jù)此實現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)選，第三，無有效方法對優(yōu)選數(shù)據(jù)進行優(yōu)化、并使得評價結(jié)果更為準確。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦瓦斯抽采效果精細化評價模型及動態(tài)優(yōu)化方法，從評價模型構(gòu)建和優(yōu)化方面形成一體化解決瓦斯抽采達標動態(tài)評價準確性的方法，從而實現(xiàn)瓦斯抽采效果動態(tài)評判中數(shù)據(jù)獲取擇優(yōu)化、數(shù)據(jù)計算精確化、評價效果精細化。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種煤礦瓦斯抽采效果精細化評價模型及動態(tài)優(yōu)化方法，該方法包括：

4、1、根據(jù)抽采目標區(qū)域的煤層和瓦斯賦存情況，通過“橫切縱割”的方式將目標區(qū)域劃分為若干個最小表征單元體，并采用空間插值法對所述最小表征單元體進行瓦斯含量賦值；

5、2、建立每個最小表征單元體的瓦斯抽采效果評價模型；

6、3、判斷所建立的評價模型是否需要進行優(yōu)化；若需要進行優(yōu)化，則通過比較抽采評價數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)以確定待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源，從而將優(yōu)化后的數(shù)據(jù)源輸入評價模型中，優(yōu)化評價模型。

7、進一步的，所建立的瓦斯抽采效果評價模型表示為：

8、w網(wǎng)格動態(tài)(x,y,z,t)＝(q網(wǎng)格儲量(x,y,z,t)-q(t))/σg網(wǎng)格儲量(x,y,z,t)

9、式中，w網(wǎng)格動態(tài)(x,y,z,t)表示抽采至某一時刻的噸煤瓦斯含量，q網(wǎng)格儲量(x,y,z,t)表示最小表征單元體內(nèi)鉆孔抽采鉆孔有效影響范圍所對應(yīng)的瓦斯儲量，σg網(wǎng)格儲量(x,y,z,t)表示鉆孔控制范圍內(nèi)的煤炭儲量，q(t)表示最小表征單元體內(nèi)的實時抽采總量。

10、進一步的，所述判斷所建立的評價模型是否需要進行優(yōu)化包括：

11、1)采集最小表征單元體瓦斯抽采量人工巡檢數(shù)據(jù)q人工(t)和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)q在線(t)，計算兩類數(shù)據(jù)間的偏差值：

12、η偏差＝100％×[|q人工(t)-q在線(t)|/q人工(t)]

13、2)將偏差值η偏差與預(yù)設(shè)的偏差臨界值a％進行比較，若η偏差≥a％，則需對模型進行優(yōu)化，否則不進行優(yōu)化。

14、進一步的，所述確定待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源包括：

15、1)分別將人工巡檢數(shù)據(jù)q人工(t)和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)q在線(t)代入所建立的評價模型中，分別計算得到抽采評價數(shù)據(jù)w網(wǎng)格動態(tài)和w網(wǎng)′格動態(tài)；

16、2)獲取最小表征單元體瓦斯含量抽檢實測結(jié)果w抽檢實測；其中，獲取最小表征單元體瓦斯含量抽檢實測結(jié)果w抽檢實測時，需滿足以下條件：

17、①最小表征單元體抽檢測點布置應(yīng)以同一瓦斯地質(zhì)單元為基本單位，且該地質(zhì)單元劃分不應(yīng)超過100個最小表征單元體的范圍；

18、②需要抽檢的每個地質(zhì)單元布置至少5個測點，測點布置在具有代表性位置的同時，還需要分布均勻；

19、3)比較|w抽檢實測-w網(wǎng)格動態(tài)|和|w抽檢實測-w′網(wǎng)格動態(tài)|，若|w抽檢實測-w網(wǎng)格動態(tài)|>|w抽檢實測-w′網(wǎng)格動態(tài)|，則待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源為在線監(jiān)測數(shù)據(jù)q在線(t)；否則，待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源為人工巡檢數(shù)據(jù)q人工(t)。

20、進一步的，確定待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源后，對目標數(shù)據(jù)源進行優(yōu)化得到優(yōu)化后的數(shù)據(jù)源，優(yōu)化過程包括：

21、先計算優(yōu)化系數(shù)ξ：

22、ξ＝100％×[|w抽檢實測-w|/w抽檢實測]

23、式中，w表示待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源計算得到的抽采評價數(shù)據(jù)；

24、利用優(yōu)化系數(shù)ξ對待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源以系數(shù)法進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的數(shù)據(jù)源：

25、q在線修正(t)＝(q(t)-ξq網(wǎng)格儲量)/(1-ξ)

26、式中，q(t)表示待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源，q網(wǎng)格儲量表示最小表征單元體內(nèi)鉆孔抽采鉆孔有效影響范圍所對應(yīng)的瓦斯儲量。

27、進一步的，對評價模型進行優(yōu)化后，在對抽采效果再評價時，被確定為實測抽檢對象的最小表征單元體直接采用實測抽檢值作為抽采評價數(shù)據(jù)結(jié)果，其余的最小表征單元體則采用優(yōu)化后的數(shù)據(jù)源對評價模型進行優(yōu)化后，再得到評價結(jié)果。

28、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明可以對在線監(jiān)測和人工巡檢兩種數(shù)據(jù)源的相對準確性進行判識，實現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)選及評價模型修正優(yōu)化；本發(fā)明可以實現(xiàn)瓦斯抽采精細化、評價動態(tài)化的目標；本發(fā)明可以豐富智能抽采建設(shè)相關(guān)內(nèi)容。

29、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦瓦斯抽采效果精細化評價模型及動態(tài)優(yōu)化方法，其特征在于：根據(jù)抽采目標區(qū)域的煤層和瓦斯賦存情況，通過“橫切縱割”的方式將目標區(qū)域劃分為若干個最小表征單元體，并采用空間插值法對所述最小表征單元體進行瓦斯含量賦值；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所建立的瓦斯抽采效果評價模型表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述判斷所建立的評價模型是否需要進行優(yōu)化包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：確定待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源包括：分別將最小表征單元體瓦斯抽采量的人工巡檢數(shù)據(jù)q人工(t)和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)q在線(t)代入所建立的評價模型中，分別計算得到抽采評價數(shù)據(jù)w網(wǎng)格動態(tài)和w′網(wǎng)格動態(tài)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：確定待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源后，對目標數(shù)據(jù)源進行優(yōu)化得到優(yōu)化后的數(shù)據(jù)源，優(yōu)化過程包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：獲取最小表征單元體瓦斯含量抽檢實測結(jié)果w抽檢實測時，需滿足以下條件：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：對評價模型進行優(yōu)化后，在對抽采效果進行再評價時，被確定為實測抽檢對象的最小表征單元體直接采用實測抽檢值作為抽采效果評價結(jié)果，其余的最小表征單元體則采用優(yōu)化后的數(shù)據(jù)源對評價模型進行優(yōu)化后，再得到評價結(jié)果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種煤礦瓦斯抽采效果精細化評價模型及動態(tài)優(yōu)化方法，屬于煤礦安全領(lǐng)域。該方法包括：根據(jù)抽采目標區(qū)域的煤層和瓦斯賦存情況，通過“橫切縱割”的方式將目標區(qū)域劃分為若干個最小表征單元體，并采用空間插值法對所述最小表征單元體進行瓦斯含量賦值；建立每個最小表征單元體的瓦斯抽采效果評價模型；判斷所建立的評價模型是否需要進行優(yōu)化；若需要進行優(yōu)化，則通過比較抽采評價數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)以確定待優(yōu)化目標數(shù)據(jù)源，從而將優(yōu)化后的數(shù)據(jù)源輸入評價模型中，優(yōu)化評價模型。本發(fā)明實現(xiàn)了瓦斯抽采效果動態(tài)評判中數(shù)據(jù)獲取擇優(yōu)化、數(shù)據(jù)計算精確化、評價效果精細化。

技術(shù)研發(fā)人員：申凱,馬凱,王振,巴全斌,熊偉,劉延保,馬錢錢,廖引,肖正,孫銳,牟丹,陳俊任,袁德權(quán),史永濤,王士偉
受保護的技術(shù)使用者：中煤科工集團重慶研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10