一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法
【专利摘要】本发明涉及一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，该方法通过煤层抽采瓦斯流动理论、抽采达标评判、监测监控、数学反演及井下瓦斯参数测定等理论和技术，分别在抽采前、抽采过程中和抽采末期3个阶段分别对煤层瓦斯抽采效果实施抽采效果预评价、抽采效果实时评价和抽采效果实测验证的动态评价，可有效避免因煤层瓦斯预抽期紧张或不足而导致的抽-掘-采作业的不平衡，煤层瓦斯抽采效果动态评价方法能有效指导矿井实施瓦斯抽采工作精细化管理，做到煤层瓦斯抽采工作与采掘作业同步规划、超前设计、超前抽采，实现瓦斯和煤炭的统筹规划协调开发。
【专利说明】一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，尤其针对高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井瓦斯抽采效果的评价方法。
【背景技术】
[0002]煤层瓦斯(煤层气)是引发煤矿生产安全事故的重要隐患，同时也是一种新型的优质能源。合理地开发利用矿井的瓦斯资源不仅能够保障煤矿的安全高效生产，同时也有利于优化能源结构，促进节能减排。然而，在当前煤炭高强度开采的条件下，高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井由于在进行瓦斯抽采工艺技术设计和抽采作业管理时，缺乏相关理论及方法的指导，造成煤层瓦斯抽采期紧张或不足而引起矿井的抽-掘-采作业衔接不平衡，导致瓦斯抽采与煤炭开采之间易形成相互制约的矛盾。具体来说，高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井在抽采作业实施的管理过程中会面临以下问题:准确预测瓦斯抽采时间；合理设计抽采工程参数；实时掌握瓦斯抽采效果极其发展趋势；科学验证瓦斯抽采效果，等。矿井在解决这些问题时均需要一种科学的煤层瓦斯抽采效果评价方法，指导矿井实施瓦斯抽采工作的精细化管理。因此，煤层瓦斯抽采效果动态评价对保障煤矿的安全生产尤为重要。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法。该方法利用煤层抽采瓦斯流动理论、抽采达标评判、监测监控、数学反演及井下瓦斯参数测定等理论和技术，在抽采前、抽采过程中和抽采末期3个阶段分别对煤层瓦斯抽采效果实施抽采效果预评价、抽采效果实时评价和抽采效果实测验证的动态评价，有效避免因煤层瓦斯预抽期紧张或不足而导致的抽-掘-采作业的不平衡。
[0004]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0005]一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，该方法包括以下步骤:
[0006]步骤S11:在煤层瓦斯抽采工程施工前，对煤层瓦斯抽采效果进行预评价；
[0007]步骤S12:在煤层瓦斯抽采过程中，对抽采效果进行实时评价；
[0008]步骤S13:在煤层瓦斯抽采末期，通过井下实测的方法对抽采是否达标进行验证；
[0009]步骤S14:利用步骤S11、步骤S12、步骤S13获得的评价结果实现瓦斯抽采效果动态评价。
[0010]进一步，所述预评价采用的方法包括钻孔预抽煤层瓦斯流动理论、抽采效果预测和抽米工程优化。
[0011]进一步，所述实时评价利用的技术包括煤层瓦斯抽采预测理论、抽采监测监控技术、井下煤层瓦斯参数测定技术和数学反演技术。
[0012]进一步，所述方法中的瓦斯抽采施工前抽采效果预评价，包括以下步骤:
[0013]步骤S101:根据煤层瓦斯赋存及分布和钻孔周围瓦斯流动特征，从理论上构建钻孔瓦斯预抽煤层瓦斯流动模型；
[0014]步骤S102:根据煤层瓦斯赋存及分布，初步确定煤层瓦斯的不同抽采工程参数；
[0015]步骤S103:结合步骤S101和步骤S102获得不同抽采时间条件下的瓦斯抽采效果预评价结果；
[0016]步骤S104:对所述步骤S103获得的煤层瓦斯抽采效果预评价结果进行判断，其中，判断结果为“是”，则获得合理的抽采工程参数及抽采效果预评价结果；判断结果为“否”，调整步骤S102中的抽采工程参数，重复步骤S103至步骤S104，直到获得合理的抽采工程参数及预评价效果。
[0017]进一步，所述方法中的瓦斯抽采过程中抽采效果实时评价，包括以下步骤:
[0018]步骤S201:根据瓦斯抽采施工前抽采效果预评价(S11)获得的合理抽采工程参数将预抽煤层划分为η个抽采效果评价单元；
[0019]步骤S202:根据瓦斯抽采施工前抽采效果预评价(S11)获得的预评价效果将预抽时间划分为N(l，…，i，…，N)个评价周期；
[0020]步骤S203:每个评价单元在i周期的评价过程；
[0021]步骤S208:后进入i+Ι评价周期，当所有评价周期结束时，获得初步的实际抽采效果评价结果。
[0022]进一步，所述方法中的瓦斯抽采末期抽采效果井下实测验证，包括以下步骤:
[0023]步骤S301:根据瓦斯抽采过程中抽采效果实时评价(S12)获得初步的实时抽采效果划定钻孔的有效抽采范围；
[0024]步骤S302:在步骤S301划定的钻孔有效抽采范围内布置瓦斯抽采效果井下验证测点；
[0025]步骤S303:测定验证测点的残余瓦斯压力或残余瓦斯含量；
[0026]步骤S304:将步骤S303中获得的残余瓦斯压力或残余瓦斯含量与临界值对比，判断抽采效果是否达标，判断结果为“低”，则评价抽采效果为达标，煤矿可继续实施相关采掘作业；判断结果为“高”，则需执行步骤S305，进一步优化相关的抽采工程参数，执行S12相关评价流程，继续进行抽采作业。
[0027]进一步，所述步骤203包括步骤S204?S207 ；
[0028]步骤S204:预测每个评价单元在i周期的抽采评价效果；
[0029]步骤S205:根据瓦斯抽采监控数据评价每个评价单元在i周期的实时抽采效果；
[0030]步骤S206:分析判断步骤S204获得的抽采效果预测评价结果和步骤S205获得的实时抽采效果评价结果，如果是“吻合”，跳转至步骤S208，否则跳转至步骤S207 ；
[0031]步骤S207:根据步骤S205所得监控数据用数学反演方法修正步骤S204中的相关预测参数。
[0032]本发明的有益效果在于:本发明的目的在于提供一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，通过煤层抽采瓦斯流动理论、抽采达标评判、监测监控、数学反演及井下瓦斯参数测定等理论和技术，分别在抽采前、抽采过程中和抽采末期3个阶段对煤层瓦斯抽采效果实施包括抽采效果预评价、抽采效果实时评价和抽采效果实测验证的动态评价，可有效避免因煤层瓦斯预抽期紧张或不足而导致的抽-掘-采作业的不平衡，该方法能有效指导矿井实施瓦斯抽采工作精细化管理，使煤层瓦斯抽采工作与采掘作业同步规划、超前设计、超前抽采，实现瓦斯和煤炭的统筹规划协调开发。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0034]图1为一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法示意图；
[0035]图2为所述方法中的瓦斯抽采施工前抽采效果预评价流程图；
[0036]图3为所述方法中的瓦斯抽采过程中抽采效果实时评价流程图；
[0037]图4为所述方法中的瓦斯抽采末期抽采效果井下实测验证流程图。
【具体实施方式】
[0038]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0039]图1是本发明中的一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法。如图1所示，该方法包括以下步骤:
[0040]步骤S11:在煤层瓦斯抽采工程施工前，利用钻孔预抽煤层瓦斯流动理论、抽采效果预测和抽采工程优化方法对煤层瓦斯抽采效果进行预评价。
[0041]步骤S12:在煤层瓦斯抽采过程中，利用煤层瓦斯抽采预测理论、抽采监测监控技术、井下煤层瓦斯参数测定技术和数学反演等技术对抽采效果进行实时评价。
[0042]步骤S13:在煤层瓦斯抽采末期，通过井下实测的方法对抽采是否达标进行验证。
[0043]步骤S14:利用所述步骤S11、步骤S12、步骤S13获得的评价结果实现瓦斯抽采效果动态评价。
[0044]图2为所述煤层瓦斯抽采效果动态评价方法中的瓦斯抽采施工前抽采效果预评价(S11)实施流程图，该过程包括以下步骤:
[0045]步骤S101:根据煤层瓦斯赋存及分布和钻孔周围瓦斯流动特征，从理论上构建钻孔瓦斯预抽煤层瓦斯流动模型。
[0046]步骤S102:根据煤层瓦斯赋存及分布，初步确定煤层瓦斯的不同抽采工程参数。
[0047]步骤S103:结合步骤S101和步骤S102获得不同抽采时间条件下的瓦斯抽采效果预评价结果；
[0048]步骤S104:对所述步骤S103获得的煤层瓦斯抽采效果预评价结果进行判断，其中，判断结果为“是”，则获得合理的抽采工程参数及抽采效果预评价结果；判断结果为“否”，调整步骤S102中的抽采工程参数，重复步骤S103至步骤S104，直到获得合理的抽采工程参数及预评价效果。
[0049]图3为所述煤层瓦斯抽采效果动态评价方法中的瓦斯抽采过程中抽采效果实时评价(S12)实施流程图，该过程包括以下步骤:
[0050]步骤S201:根据瓦斯抽采施工前抽采效果预评价(S11)获得的合理抽采工程参数将预抽煤层划分为η个抽采效果评价单元。
[0051]步骤S202:根据瓦斯抽采施工前抽采效果预评价(S11)获得的预评价效果将预抽时间划分为N(l，…，i，…，N)个评价周期。
[0052]步骤S203:每个评价单元在i周期的评价过程，该步骤包括步骤S204?S207。
[0053]步骤S204:预测每个评价单元在i周期的抽采评价效果。
[0054]步骤S205:根据瓦斯抽采监控数据评价每个评价单元在i周期的实时抽采效果；
[0055]步骤S206:分析判断步骤S204获得的抽采效果预测评价结果和步骤S205获得的实时抽采效果评价结果。如果是“吻合”，直接进入i+Ι评价周期；否则进行步骤S207，
[0056]步骤S207:根据步骤S205所得监控数据用数学反演方法修正步骤S204中的相关预测参数。
[0057]步骤S208:后进入i+Ι评价周期。当所有评价周期结束时，获得初步的实际抽采效果评价结果。
[0058]图4为所述煤层瓦斯抽采效果动态评价方法中的瓦斯抽采末期抽采效果井下实测验证(S13)流程图，该过程包括以下步骤:
[0059]步骤S301:根据瓦斯抽采过程中抽采效果实时评价(S12)获得初步的实时抽采效果划定钻孔的有效抽采范围。
[0060]步骤S302:在步骤S301划定的钻孔有效抽采范围内布置瓦斯抽采效果井下验证测点。
[0061]步骤S303:测定验证测点的残余瓦斯压力或残余瓦斯含量。
[0062]步骤S304:将步骤S303中获得的残余瓦斯压力或残余瓦斯含量与临界值对比，判断抽采效果是否达标。判断结果为“低”，则评价抽采效果为达标，煤矿可继续实施相关采掘作业；判断结果为“高”，则需执行步骤S305，进一步优化相关的抽采工程参数，执行S12相关评价流程，继续进行抽采作业。
[0063]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 步骤Sll:在煤层瓦斯抽采工程施工前，对煤层瓦斯抽采效果进行预评价； 步骤S12:在煤层瓦斯抽采过程中，对抽采效果进行实时评价； 步骤S13:在煤层瓦斯抽采末期，通过井下实测的方法对抽采是否达标进行验证； 步骤S14:利用步骤S11、步骤S12、步骤S13获得的评价结果实现瓦斯抽采效果动态评价。
2.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，其特征在于:所述方法中的瓦斯抽采施工前抽采效果预评价，包括以下步骤: 步骤SlOl:根据煤层瓦斯赋存及分布和钻孔周围瓦斯流动特征，从理论上构建钻孔瓦斯预抽煤层瓦斯流动模型； 步骤S102:根据煤层瓦斯赋存及分布，初步确定煤层瓦斯的不同抽采工程参数； 步骤S103:结合步骤SlOl和步骤S102获得不同抽采时间条件下的瓦斯抽采效果预评价结果； 步骤S104:对所述步骤S103获得的煤层瓦斯抽采效果预评价结果进行判断，其中，判断结果为“是”，则获得合理的抽采工程参数及抽采效果预评价结果；判断结果为“否”，调整步骤S102中的抽采工程参数，重复步骤S103至步骤S104，直到获得合理的抽采工程参数及预评价效果。
3.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，其特征在于:所述方法中的瓦斯抽采过程中抽采效果实时评价，包括以下步骤: 步骤S201:根据步骤Sll瓦斯抽采施工前抽采效果预评价获得的合理抽采工程参数将预抽煤层划分为η个抽采效果评价单元； 步骤S202:根据步骤Sll瓦斯抽采施工前抽采效果预评价获得的预评价效果将预抽时间划分为N(l，...，i，...，N)个评价周期； 步骤S203:每个评价单元在i周期的评价过程； 步骤S208:进入i+Ι评价周期，当所有评价周期结束时，获得初步的实际抽采效果评价结果。
4.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，其特征在于:所述方法中的瓦斯抽采末期抽采效果井下实测验证，包括以下步骤: 步骤S301:根据步骤S12瓦斯抽采过程中抽采效果实时评价获得初步的实时抽采效果划定钻孔的有效抽采范围； 步骤S302:在步骤S301划定的钻孔有效抽采范围内布置瓦斯抽采效果井下验证测占.步骤S303:测定验证测点的残余瓦斯压力或残余瓦斯含量； 步骤S304:将步骤S303中获得的残余瓦斯压力或残余瓦斯含量与临界值对比，判断抽采效果是否达标，判断结果为“低”，则评价抽采效果为达标，煤矿可继续实施相关采掘作业；判断结果为“高”，则需执行步骤S305，进一步优化相关的抽采工程参数，执行S12相关评价流程，继续进行抽采作业。
5.根据权利要求5所述的一种煤层瓦斯抽采效果动态评价方法，其特征在于:所述步骤203包括步骤S204?S207 ； 步骤S204:预测每个评价单元在i周期的抽采评价效果； 步骤S205:根据瓦斯抽采监控数据评价每个评价单元在i周期的实时抽采效果； 步骤S206:分析判断步骤S204获得的抽采效果预测评价结果和步骤S205获得的实时抽采效果评价结果，如果是“吻合”，跳转至步骤S208，否则跳转至步骤S207 ； 步骤S207:根据步骤S205所得监控数据用数学反演方法修正步骤S204中的相关预测参数。
【文档编号】E21B47/00GK104405433SQ201410563921
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】周厚权, 刘延保, 杨利平, 申凯, 郭平, 刘桢, 熊伟, 陈宾, 袁德权, 李树彬 申请人:中煤科工集团重庆研究院有限公司