一种突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统、设备

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯防治技术领域，尤其涉及一种突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统、设备。

背景技术

目前，随着我国煤层开采深度和强度的增加，瓦斯灾害逐渐成为制约我国高突矿井安全高效生产的首要问题。

相对单一煤层，突出煤层群具有不同厚度、远近距离、突出危险等多样赋存特点，安全高效开采难度大。随着开采深度增加，作为保护层开采的非突出煤层也升级为突出煤层，安全高效开采问题愈加突出。

为提高瓦斯治理效率，对瓦斯治理效果进行精准高效的评价至关重要。当前对瓦斯治理效果的评价过程往往消耗大量的人力物力，且无法保证其精准度，瓦斯治理的效果无法及时反馈。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的突出煤层群矿井瓦斯抽采方法主要依靠主观判断决定，不仅盲目性大，而且主观依赖性强；现有的突出煤层群矿井瓦斯抽采效果评价效率低，评价结果不准确不全面，无法真实的反应瓦斯治理的情况。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统、设备。

本发明是这样实现的，一种突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统，所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统包括：

仿真模拟模块，与中央控制模块连接，用于基于构建的煤层三维模型以及气固耦合模型进行多种卸压瓦斯抽采方法的仿真模拟；

危险评估模块，与中央控制模块连接，用于基于仿真模拟结果以及采集的矿井信息、煤层特征分析结果以及构建的模型对多种瓦斯抽采方法进行危险评估；

抽采方法确定模块，与中央控制模块连接，用于基于仿真模拟结构以及危险评估结果对多种卸压瓦斯抽采方法进行评估，并输出最优抽采方法；

瓦斯抽采模块，与中央控制模块连接，用于基于确定的最优抽采方法进行瓦斯抽采；

监测模块，与中央控制模块连接，用于实时监测瓦斯抽采过程的各个监测位置的瓦斯浓度、风量、风速以及其他；同时用于获取开采前后的煤量以及瓦斯抽采量数据；

效果评价模块，与中央控制模块连接，用于基于监测得到的各类参数、构建的三维模型进行抽采效果的评价。

进一步，所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统还包括：

矿井信息采集模块，与中央控制模块连接，用于采集获取矿井、巷道的分布、尺寸、面积、储量、相关探测数据、激光扫描数据以及其他相关信息；

煤层特征分析模块，与中央控制模块连接，用于基于获取的矿井的数据进行煤层特征分析；

煤层瓦斯参数采集模块，与中央控制模块连接，用于获取矿井的煤层的瓦斯相关参数；

中央控制模块，与矿井信息采集模块、煤层特征分析模块、煤层瓦斯参数采集模块、气固耦合模型构建模块、煤层群三维模型构建模块、仿真模拟模块、危险评估模块、抽采方法确定模块、瓦斯抽采模块、监测模块以及效果评价模块连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；

气固耦合模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的矿井信息、煤层特征分析结果以及相应的煤层瓦斯参数构建气固耦合模型；

煤层群三维模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的矿井信息以及煤层的特征分析结果构建煤层群三维模型。

进一步，所述瓦斯相关参数包括：瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯吸附常数、孔隙率、瓦斯放散初速度指标、煤层透气性系数、煤层钻孔瓦斯流量衰减系数以及其他参数。

进一步，所述煤层群三维模型构建模块基于采集的矿井信息以及煤层的特征分析结果构建煤层群三维模型包括：

首先，获取采集的激光扫描数据以及煤层特征分析结果，基于所述激光扫描数据、煤层特征分析结果构建煤层群的初始三维模型；

其次，获取采集的矿井的各项信息以及相应的位置数据，并基于所述矿井的各项信息以及相应的位置数据对所述煤层群的初始三维模型进行修正，得到得到煤层群三维模型。

进一步，所述获取采集的激光扫描数据以及煤层特征分析结果，基于所述激光扫描数据、煤层特征分析结果构建煤层群的初始三维模型包括：

基于煤层特征分析结果确定煤层群的分布，采用逐层分组的建模方法基于所述煤层群的分布构建三维立体模型，利用采集的激光扫描证据进行三维立体模型的修正，得到煤层群的初始三维模型。

进一步，所述效果评价模块基于监测得到的各类参数、构建的三维模型进行抽采效果的评价包括：

首先，获取各个监测位置在抽采过程中监测的瓦斯浓度、风量、风速或其他数据是否超出预设的安全阈值；

其次，构建各个监测位置在抽采过程中监测的瓦斯浓度、风量、风速或其他数据随时间变化的函数，确定瓦斯浓度、风量、风速或其他数据在抽采过程中的实时变化量；

再者，将所述瓦斯浓度、风量、风速或其他数据在抽采过程中的实时变化量与抽采过程的参数变化阈值进行比较分析；

然后，基于抽采的消突煤量以及瓦斯抽采量确定抽采效率；同时结合构建的抽采前后的三维模型进行安全评价；

最后，基于所述与安全阈值、参数变化阈值的对比分析结果、抽采效率以及安全评价结果输出抽采效果评价结果。

进一步，所述基于所述与安全阈值、参数变化阈值的对比分析结果、抽采效率以及安全评价结果输出抽采效果评价结果之前还需进行：确定监测的瓦斯浓度、风量、风速或其他数据与预设安全阈值的对比结果，瓦斯浓度、风量、风速或其他数据在抽采过程中的实时变化量与抽采过程的参数变化阈值比较分析结果，抽采效率以及安全评价结果在抽采中所占权重。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器实现所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

本发明通过构建三维模型以及气固耦合模型进行多种抽采方法的仿真模拟，全面、客观的对比多种抽采方法并确定最佳抽采方法，有利于改善煤与瓦斯突出灾害防治效果；本发明从安全、效率以及结果多方面进行效果评价，评价效率高，评价结果全面且准确，能够真实的反应瓦斯治理的效果。

第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

本发明显著提高了矿井抽采的效率和经济效益，且本发明能够适应于各种场景与状况下，可扩展性强。

附图说明

图1是本发明实施例提供的煤层群三维模型构建模块基于采集的矿井信息以及煤层的特征分析结果构建煤层群三维模型的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的构建煤层群的初始三维模型的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的效果评价模块基于监测得到的各类参数、构建的三维模型进行抽采效果的评价的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。

本发明实施例提供的突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统包括：

矿井信息采集模块，与中央控制模块连接，用于采集获取矿井、巷道的分布、尺寸、面积、储量、相关探测数据、激光扫描数据以及其他相关信息；

煤层特征分析模块，与中央控制模块连接，用于基于获取的矿井的数据进行煤层特征分析；

煤层瓦斯参数采集模块，与中央控制模块连接，用于获取矿井的煤层的瓦斯相关参数；

中央控制模块，与矿井信息采集模块、煤层特征分析模块、煤层瓦斯参数采集模块、气固耦合模型构建模块、煤层群三维模型构建模块、仿真模拟模块、危险评估模块、抽采方法确定模块、瓦斯抽采模块、监测模块以及效果评价模块连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；

气固耦合模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的矿井信息、煤层特征分析结果以及相应的煤层瓦斯参数构建气固耦合模型；

煤层群三维模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的矿井信息以及煤层的特征分析结果构建煤层群三维模型；

仿真模拟模块，与中央控制模块连接，用于基于构建的煤层三维模型以及气固耦合模型进行多种卸压瓦斯抽采方法的仿真模拟；

危险评估模块，与中央控制模块连接，用于基于仿真模拟结果以及采集的矿井信息、煤层特征分析结果以及构建的模型对多种瓦斯抽采方法进行危险评估；

抽采方法确定模块，与中央控制模块连接，用于基于仿真模拟结构以及危险评估结果对多种卸压瓦斯抽采方法进行评估，并输出最优抽采方法；

瓦斯抽采模块，与中央控制模块连接，用于基于确定的最优抽采方法进行瓦斯抽采；

监测模块，与中央控制模块连接，用于实时监测瓦斯抽采过程的各个监测位置的瓦斯浓度、风量、风速以及其他；同时用于获取开采前后的煤量以及瓦斯抽采量数据；

效果评价模块，与中央控制模块连接，用于基于监测得到的各类参数、构建的三维模型进行抽采效果的评价。

本发明实施例提供的瓦斯相关参数包括：瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯吸附常数、孔隙率、瓦斯放散初速度指标、煤层透气性系数、煤层钻孔瓦斯流量衰减系数以及其他参数。

如图1所示，本发明实施例提供的煤层群三维模型构建模块基于采集的矿井信息以及煤层的特征分析结果构建煤层群三维模型包括：

S101，获取采集的激光扫描数据以及煤层特征分析结果，基于所述激光扫描数据、煤层特征分析结果构建煤层群的初始三维模型；

S102，获取采集的矿井的各项信息以及相应的位置数据，并基于所述矿井的各项信息以及相应的位置数据对所述煤层群的初始三维模型进行修正，得到得到煤层群三维模型。

如图2所示，本发明实施例提供的获取采集的激光扫描数据以及煤层特征分析结果，基于所述激光扫描数据、煤层特征分析结果构建煤层群的初始三维模型包括：

S201，基于煤层特征分析结果确定煤层群的分布，采用逐层分组的建模方法基于所述煤层群的分布构建三维立体模型；

S202，利用采集的激光扫描证据进行三维立体模型的修正，得到煤层群的初始三维模型。

如图3所示，本发明实施例提供的效果评价模块基于监测得到的各类参数、构建的三维模型进行抽采效果的评价包括：

S301，获取各个监测位置在抽采过程中监测的瓦斯浓度、风量、风速或其他数据是否超出预设的安全阈值；

S302，构建各个监测位置在抽采过程中监测的瓦斯浓度、风量、风速或其他数据随时间变化的函数，确定瓦斯浓度、风量、风速或其他数据在抽采过程中的实时变化量；

S303，将所述瓦斯浓度、风量、风速或其他数据在抽采过程中的实时变化量与抽采过程的参数变化阈值进行比较分析；

S304，基于抽采的消突煤量以及瓦斯抽采量确定抽采效率；同时结合构建的抽采前后的三维模型进行安全评价；

S305，基于所述与安全阈值、参数变化阈值的对比分析结果、抽采效率以及安全评价结果输出抽采效果评价结果。

本发明实施例提供的基于所述与安全阈值、参数变化阈值的对比分析结果、抽采效率以及安全评价结果输出抽采效果评价结果之前还需进行：确定监测的瓦斯浓度、风量、风速或其他数据与预设安全阈值的对比结果，瓦斯浓度、风量、风速或其他数据在抽采过程中的实时变化量与抽采过程的参数变化阈值比较分析结果，抽采效率以及安全评价结果在抽采中所占权重。

二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。

本发明将所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统应用于计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统。

本发明将所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统应用于计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统。

本发明将所述突出煤层群矿井瓦斯抽采及效果评价系统应用于信息数据处理终端。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。