[发明专利]一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法。

背景技术

我国是世界上最大的产煤国，煤炭资源在我国能源结构中的主体地位在相当长的一段时期内很难改变。同时，我国也是煤矿瓦斯灾害较为严重的国家之一，煤与瓦斯突出矿井、高瓦斯矿井众多，且分布较广；尤其是随着开采深度的增加，瓦斯治理难度也逐渐增大，严重影响着煤矿企业安全和高效生产。煤层瓦斯含量、压力等参数是煤矿瓦斯综合治理以及预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一，对煤矿瓦斯治理有着重要的指导意义。

目前，煤矿瓦斯的分布采用瓦斯地质分析的方法进行分析和预测，通过研究地质影响因素对瓦斯的影响进行分析，其表现形式一般为静态的瓦斯地质图；另外，当前煤矿地质和瓦斯资料数据也多以静态的文字报告、CAD图形等形式表达，其数据量较大，缺乏对空间数据的有效表达和分析，更不能随着“抽、掘、采”工序的进行而及时更新，不能及时反映瓦斯地质信息的最新变化情况，更不便于对数据规律进行深入的挖掘研究。因此，为了更加形象、直观、及时动态地反映矿井瓦斯地质和瓦斯涌出信息，亟需一种煤矿瓦斯地质动态分析方法。

地理信息系统（GIS）是管理和分析空间数据的应用工程技术，其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的空间分析、规划和管理问题；主要具有数据采集与输入、数据编辑与更新、数据存储与管理、空间查询与分析、空间决策支持、数据显示与输出等功能。因此，采用GIS的主要功能和优点及结合瓦斯地质动态分析需求，发明一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于GIS的煤矿瓦斯地质动态分析方法，实现对煤矿瓦斯信息的动态更新和分析，及时反映矿井瓦斯地质信息，改变现有缺乏空间数据分析和不能及时反映地质信息的技术现状，有利于煤矿管理层及时掌握瓦斯动态信息，为瓦斯灾害防治提供决策支持，提高矿井的瓦斯防治能力。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种基于GIS的瓦斯地质动态分析方法，具体包括以下步骤：

1）瓦斯含量及瓦斯地质影响因素数据的采集与动态更新，随着在生产过程中对开采条件和赋存条件认识的不断加深以及数据采集的不断增加，即时对瓦斯含量及瓦斯地质影响因素数据进行录入和更新，并基于GIS平台生成栅格数据进行存储。

进一步，所述步骤1）具体包括如下步骤：

11）基于GIS平台对采集的煤层埋深、厚度、围岩封闭性、变质程度、底板标高、地表高程数据进行离散数据网格化处理，生成其对应的栅格数据，并存储于GIS平台。

12）在新增或修改影响因素数据时，GIS平台自动将新增数据与已存在的同类数据进行离散数据网格化处理，重新生成其对应的栅格数据存储于GIS平台，从而实现瓦斯地质影响因素的动态更新。

2）运用瓦斯地质分析的方法建立已有瓦斯含量与其对应瓦斯地质影响因素的瓦斯地质数学模型，在新增瓦斯含量时，GIS平台自动查找其对应的影响因素数值，并基于已有瓦斯含量及影响因素值，再次生成瓦斯地质数学模型，从而实现瓦斯地质数学模型的动态更新。

3）根据瓦斯地质影响因素栅格数据与瓦斯地质数学模型计算和生成瓦斯含量、压力和煤与瓦斯突出危险区域。

进一步，所述步骤3)具体包括如下步骤：

31）瓦斯地质影响因素栅格数据结合瓦斯地质数学模型，计算生成矿区瓦斯含量栅格数据，并存储于GIS平台。

32）在瓦斯含量栅格的基础上对地质构造、保护层开采影响及瓦斯抽采影响区域的像元进行重新赋值，并在地质构造与保护层参数变化更新时，此步骤将重新处理以保证数据的动态性。

进一步，所述步骤32)具体包括如下步骤：

321）在地质构造（断层、褶皱）两侧创建多级缓冲区，依照缓冲区距地质构造轴线的距离对缓冲区的内瓦斯含量和压力栅格像元的影响大小进行重新赋值。

322）在对被保护层瓦斯含量和压力分布分析时，依据保护层与被保护层的间距及其对应的瓦斯排放率对被保护层瓦斯含量和压力栅格进行重新赋值。

323）在对抽采区域瓦斯含量和压力分布分析时，依据抽采区域内的瓦斯抽采动态采集的数据计算抽采区域内累计吨煤瓦斯抽采量，根据动态的吨煤瓦斯抽采量数据对煤层原始瓦斯含量栅格像元进行重新赋值。