[发明专利]一种矿区煤与煤层气协调开采动态模拟的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤与煤层气协调开采技术领域，尤其涉及一种矿区煤与煤层气协调开采动态模拟的方法及装置。

背景技术

煤层气(煤矿，也称瓦斯)属煤的伴生资源，是优质高效的清洁能源和化工原料。全球埋深浅于2000m的煤层气资源约为240万亿m³，是常规天然气探明储量的2倍多，世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。美国、英国、德国、俄罗斯等国煤层气的开发利用起步较早，主要采用煤炭开采前抽放和采空区封闭抽放方式抽放煤层气，产业发展较为成熟。中国埋深浅于2000m的煤层气资源量为36.8万亿m³，居世界第三位。中国煤层气可采资源量约10万亿m³。全国95％的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区，占全国煤层气总资源量的70％以上。

煤层气既是一种洁净能源，又是煤矿生产中的有害危险气体。当前，煤与煤层气协调开发已经成为国家正在逐步解决的重大战略问题，对煤与煤层气协调开发模式和技术的研究也在日臻完善、不断深入。煤与煤层气协调开发涉及到采煤前、采煤过程中、采煤作业后等不同时间段对煤层气的抽采利用，涉及到地面、井下、多煤层等不同空间的作业体系，涉及到巷道掘进、煤炭开采、岩层压裂、钻孔布设、煤层气抽采等多种施工工程，是一项复杂的有机系统。

目前，采用文字或PPT等传统方式难以对煤及煤层气开采工程或工艺的具体情况进行简洁清晰的描述，非专业人士难以理解。尽管业界普遍对地面建筑物、地质体、抽采设备进行了三维可视化建模，但多数仅为静态建模，或仅限于展现某个设备的使用过程，仅仅表现协调开发的一个局部，未能对整体模式进行总结性呈现，未能解决抽采过程中液体气体难以形象表现的难点问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种矿区煤与煤层气协调开采动态模拟的方法及装置，实现煤与煤层气协调开发工艺的在线设计、编辑、工艺动态模拟，对煤与煤层气协调开发利用工艺的掌握及推广使用具有一定的促进作用。

第一方面，本发明实施例提供了一种矿区煤与煤层气协调开采动态模拟的方法，该方法包括：

采集矿区基础数据，并基于所述矿区基础数据构建矿区井上下一体化三维模型，并对所述矿区井上下一体化三维模型进行可视化编辑和动态编辑；

基于所述矿区井上下一体化三维模型以及预设的协调开发决策模型，编制矿区煤与煤层气协调开采的工艺动画脚本；

根据所述工艺动画脚本，动态预演所述矿区煤与煤层气协调开采的工艺流程；

其中，所述矿区基础数据包括钻孔数据、井巷导线点数据、通风线路数据和/或协调开发参数。

进一步的，所述方法还包括：

基于优化指标对所述预设的协调开发决策模型进行优化；

基于所述优化决策模型对矿区井上下一体化三维模型进行优化；

其中，所述优化指标包括资源回收指标、经济指标和/或安全指标。

进一步的，所述构建矿区井上下一体化三维模型，包括：

根据矿区工程基础数据生构建地质体三维模型；

根据采集的现场图像数据和矿区工业广场的平面图像数据构建矿井地面三维模型；

根据所述矿井地面三维模型和地质体三维模型构建矿区井上下一体化三维模型；

其中，所述矿区工程数据包括采掘工程平面图像数据、煤层底板等高线图像数据、单孔柱状图像数据、矿井煤系地层综合柱状图像数据、矿井煤岩层对比图像数据和/或导线点成果台账测量数据。

进一步的，在所述采集矿区基础数据之后，还包括：

根据所述矿区基础数据构建基础数据库；

基于预设的选取规则在所述基础数据库中选取目标矿区基础数据；

相应地，所述基于所述矿区基础数据构建矿区井上下一体化三维模型，包括：

基于所述目标矿区基础数据构建矿区井上下一体化三维模型。

进一步的，所述动态编辑包括空间布局编辑、时间衔接编辑和/或动画效果编辑。

第二方面，本发明实施例还提供了一种矿区煤与煤层气协调开采动态模拟的装置，该装置包括：三维模型构建模块，用于采集矿区基础数据，并基于所述矿区基础数据构建矿区井上下一体化三维模型，并对所述矿区井上下一体化三维模型进行可视化编辑和动态编辑；

动画脚本编制模块，用于基于所述矿区井上下一体化三维模型以及预设的协调开发决策模型，编制矿区煤与煤层气协调开采的工艺动画脚本；