一种矿井瓦斯地质动态成图系统及其构建方法技术方案

本发明专利技术涉及一种矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法，包括S1：收集整理瓦斯赋存影响因素考察资料，运用多元数据融合分析技术，考察影响矿井瓦斯赋存影响的主要因素，得到矿井瓦斯赋存规律考察研究结果；S2：筛选确定影响瓦斯含量预测的主控因素，建立瓦斯地质动态编图数学模型；S3：开发地理信息图形服务平台；S4：构建用于实现矿井瓦斯地质资料信息存储、查询、调用与分析功能的瓦斯地质资料信息数据库；S5：在前面研究成果的基础上，实现矿井瓦斯地质图、瓦斯地质资料信息的动态更新；S6：构建形成矿井瓦斯地质动态编图系统管理，瓦斯地质资料。还包括一种矿井瓦斯地质动态成图系统。

A dynamic mapping system for mine gas geology and its construction method

The invention relates to a method for constructing a mine gas geology dynamic mapping system, which comprises S1: collecting and arranging investigation data of gas occurrence influencing factors, using multi-data fusion analysis technology to investigate the main factors influencing the mine gas occurrence, and obtaining the investigation results of the mine gas occurrence law; S2: screening and determining. Mathematical model of gas geology dynamic mapping is established by influencing the main controlling factors of gas content prediction; S3 is to develop geographic information graphic Service platform; S4 is to construct gas geology information database for realizing the functions of gas geology information storage, query, transfer and analysis; S5 is the basis of previous research results. Up to realize the dynamic updating of mine gas geology map and gas geology data information; S6: Construct the management system of mine gas geology dynamic mapping and gas geology data. It also includes a dynamic mapping system for mine gas geology.

【技术实现步骤摘要】
一种矿井瓦斯地质动态成图系统及其构建方法
本专利技术属于矿井瓦斯地质图像领域，具体涉及一种矿井瓦斯地质动态成图系统及其构建方法。
技术介绍
近年来，伴随着国民经济持续向好态势发展，一次性能源消耗持续增大，面对着我国“富煤、贫油、少气”的能源结构现状，煤炭作为我国主要的化石能量来源，其重要性及战略地位显得尤为重要。煤炭的生产总量及消耗总量仍然保持连年递增的趋势，煤炭消费比重占我国能源消耗结构的比重仍然保持58％以上。因此，煤炭生产作为我国基础发展的支柱产业，其健康、安全、稳定、可持续发展。对提升我国能源综合利用效率，改善能源消耗结构意义重大。作为世界主要的煤炭生产及消耗国家，2015年我国原煤生产产量为36.2亿吨，预计2020年标准煤生产产量可高达40亿吨，占全世界煤炭生产总量的47.6％。由于我国煤炭资源赋存结构特点，随着煤炭资源开采逐步向深部延伸，煤体瓦斯含量及瓦斯压力呈明显增高趋势，极易造成煤与瓦斯突出、瓦斯窒息等瓦斯安全事故。仅以河南兴峪煤业有限公司“1·4”煤与瓦斯突出事故为例，就造成了12人死亡的重大安全事故惨剧。因此，加强煤与瓦斯资料管理、探明矿井瓦斯赋存情况、制定瓦斯安全事故应急预案对防治矿井瓦斯安全事故发生显得尤为重要。矿井瓦斯地质图作为煤矿企业瓦斯治理研究成果的综合体现，是研究矿井瓦斯赋存规律、掌握矿井瓦斯分布情况、制定瓦斯抽采方案、两个“四位一体”防突专项措施设计以及瓦斯安全应急方案制定的主要依据之一。近几年来，在矿井瓦斯地质管理领域，尽管煤矿企业对瓦斯安全重视程度的不断提高，在瓦斯安全防治工作中也取得了一定的阶段成果。但并没有从根本上杜绝瓦斯安全事故发生。矿井瓦斯地质图编图、瓦斯基础数据资料管理等仍停留在以纸质媒介为主的传统瓦斯资料汇总阶段，没有充分发挥矿井瓦斯地质图在矿井瓦斯安全防控管理工作中的作用。
技术实现思路
基于以上因素，为了解决传统瓦斯地质图使用范围窄、更新速度慢、难以有效指导矿井安全生产等技术难题，在矿井瓦斯地质图编图及瓦斯地质资料管理方面，本专利技术通过利用地理学、图形学、数据库管理及计算机编程技术，提供了一种矿井瓦斯地质动态成图系统及其构建方法。为达到上述目的，本专利技术的一方面，提供了如下技术方案：一种矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法，包括以下步骤：S1：收集整理瓦斯赋存影响因素考察资料，运用多元数据融合分析技术，考察研究影响矿井瓦斯赋存影响的主要因素，得到矿井瓦斯赋存规律考察研究结果；S2：以矿井采掘工程平面图作为底图，在瓦斯赋存规律考察研究的基础上，筛选确定影响瓦斯含量预测的主控因素，运用数理统计学中的线性回归或插值计算方法，建立瓦斯地质动态编图数学模型；S3：在GIS软件服务平台的基础上开发形成矿井瓦斯地质动态成图系统的地理信息图形服务平台；S4：根据矿井瓦斯地质资料特征，结合矿井管理人员使用权限，构建用于实现矿井瓦斯地质资料信息存储、查询、调用与分析功能的瓦斯地质资料信息数据库；S5：设计开发瓦斯监控计量数据接口，实现井下瓦斯浓度、压力、涌出量等在线监测数据的实时获取，实现矿井瓦斯地质图、瓦斯地质资料信息的动态更新；S6：构建形成矿井瓦斯地质动态编图系统对瓦斯地质资料进行输入、查询及导出。进一步，在步骤S1中，通过直接测定方式，得到瓦斯含量与煤层埋深之间的瓦斯资料数据，再剔除无效数据点，利用数学统计分析方法，得到瓦斯含量与煤层埋深关系的二维离散点，添加趋势线，得到瓦斯含量与煤层埋深之间的拟合关系式：Q＝aD+k(1)其中Q为瓦斯含量，a为权重值，D为煤层埋深，k为预设常数值。进一步，在步骤S1中，还利用数学统计分析方法分别考察研究瓦斯含量与煤层厚度、煤层标高、顶底板岩性、异常构造区域及煤质之间的函数关系，得到各影响因素对瓦斯含量赋存影响的权重值，确定影响瓦斯赋存分布的主要因素。进一步，在步骤S2中，根据影响瓦斯赋存规律不同瓦斯地质因素权重值的大小，选取一个或多个影响因素作为影响瓦斯含量预测的主控因素，运用数理统计学中的多元线性回归分析方法，确定矿井瓦斯地质原始赋存情况。进一步，在步骤S2中，受采动影响后预测区域瓦斯含量Q(x)满足二阶平稳随机函数，且定义数学期望值为s，协方差函数为c(t)，则存在：E[Q(x)]＝s(2)c(t)＝E[Q(x)·Q(x+t)]-s2(3)设待预测点瓦斯含量Q(x0)周围m个瓦斯含量值分别为Q(x1)、Q(x2)、……、Q(xm)，则x0处瓦斯含量值表示为：式中λk为瓦斯含量测点xk处所占的权重值，在λk求解过程中需满足以下两个条件：①保证Q(x0)估计量无偏，即：②函数估计方差满足最小值，即：应用协方差函数c(t)表示为：为了确保估计方差取得最小值，应用拉格朗日乘数原理，求导整理可得：求解上式线性方程组，得到λk与拉格朗日常数μ的值，带入公式(4)、(5)求解得到待预测区域瓦斯含量值与估计方差，进而实现利用采掘过程中瓦斯含量测定动态预测临近区域瓦斯含量的赋存情况。本专利技术的另一方面，提供了一种矿井瓦斯地质动态成图系统，包括由上述矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法构建而成的系统。本专利技术的有益效果在于：1.利用矿井瓦斯分布特征及瓦斯赋存考察结果，结合矿井日常瓦斯监测结果，实现矿井瓦斯地质图自动生成；2.实现断层、陷落柱等瓦斯异常构造区域影响范围自动生成，有利于指导矿井采掘工作部署及防突专项措施设计；3.结合瓦斯赋存研究成果，预测未采掘区域瓦斯赋存情况，指导矿井瓦斯抽采设计；4.利用数据库管理技术，实现矿井瓦斯地质海量数据存储与查询功能，提高瓦斯地质资料应用效率；5.利用地图、地理学技术，实现瓦斯地质信息查询定位功能，有助于技术及管理人员对矿井瓦斯安全事故致灾因素进行超前预判，指导救灾。本专利技术针对传统矿井瓦斯地质图编图及瓦斯地质资料管理工作中存在的不足，从问题源头着手。在瓦斯赋存规律研究的基础上，结合数理统计理论及数据库管理技术，利用地图、地理学技术，建立了瓦斯地质动态编图数学模型，实现矿井瓦斯地图动态成图与矿井瓦斯地质预测预报，同时还能够指导矿井防突专项设计、瓦斯抽采方案设计及瓦斯安全事故防控等工作。解决了传统瓦斯地质图使用范围窄、更新速度慢、难以有效指导矿井安全生产等技术难题。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1是本专利技术实施例所述一种矿井瓦斯地质动态成图系统的整体结构框图；图2是本专利技术实施例所述的瓦斯赋存规律考察研究框图；图3是本专利技术实施例所述的瓦斯含量与煤层埋深之间的拟合线性关系研究结果示意图；图4是本专利技术实施例所述的瓦斯含量与多个瓦斯赋存影响因素之间的空间离散点分布情况图；图5本专利技术实施例所述的是巷道迎头瓦斯抽采前后矿井瓦斯地质图动态更新情况示意图；图6是本专利技术实施例所述的新增瓦斯含量测定信息之后矿井瓦斯地质图动态更新情况示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。参见附图1所示：利用本专利技术的矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法进行矿井瓦斯地质图编制及瓦斯资料管理过程中主要包含以下几个步骤：1)收集整理瓦斯赋存影响因素考察资料，运用多元数据融合分析技术，考察研究影响矿井瓦斯赋存影响的主要因素，得到矿井瓦斯赋存规律考察研究结果；2)结合行业标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：收集整理瓦斯赋存影响因素考察资料，运用多元数据融合分析技术，考察研究影响矿井瓦斯赋存影响的主要因素，得到矿井瓦斯赋存规律考察研究结果；S2：以矿井采掘工程平面图作为底图，在瓦斯赋存规律考察研究的基础上，筛选确定影响瓦斯含量预测的主控因素，运用数理统计学中的线性回归或插值计算方法，建立瓦斯地质动态编图数学模型；S3：在GIS软件服务平台的基础上开发形成矿井瓦斯地质动态成图系统的地理信息图形服务平台；S4：根据矿井瓦斯地质资料特征，结合矿井管理人员使用权限，构建用于实现矿井瓦斯地质资料信息存储、查询、调用与分析功能的瓦斯地质资料信息数据库；S5：设计开发瓦斯监控计量数据接口，实现井下瓦斯浓度、压力、涌出量等在线监测数据的实时获取，实现矿井瓦斯地质图、瓦斯地质资料信息的动态更新；S6：构建形成矿井瓦斯地质动态编图系统对瓦斯地质资料进行输入、查询及导出。

【技术特征摘要】
1.一种矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：收集整理瓦斯赋存影响因素考察资料，运用多元数据融合分析技术，考察研究影响矿井瓦斯赋存影响的主要因素，得到矿井瓦斯赋存规律考察研究结果；S2：以矿井采掘工程平面图作为底图，在瓦斯赋存规律考察研究的基础上，筛选确定影响瓦斯含量预测的主控因素，运用数理统计学中的线性回归或插值计算方法，建立瓦斯地质动态编图数学模型；S3：在GIS软件服务平台的基础上开发形成矿井瓦斯地质动态成图系统的地理信息图形服务平台；S4：根据矿井瓦斯地质资料特征，结合矿井管理人员使用权限，构建用于实现矿井瓦斯地质资料信息存储、查询、调用与分析功能的瓦斯地质资料信息数据库；S5：设计开发瓦斯监控计量数据接口，实现井下瓦斯浓度、压力、涌出量等在线监测数据的实时获取，实现矿井瓦斯地质图、瓦斯地质资料信息的动态更新；S6：构建形成矿井瓦斯地质动态编图系统对瓦斯地质资料进行输入、查询及导出。2.根据权利要求1所述的矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法，其特征在于：在步骤S1中，通过直接测定方式，得到瓦斯含量与煤层埋深之间的瓦斯资料数据，再剔除无效数据点，利用数学统计分析方法，得到瓦斯含量与煤层埋深关系的二维离散点，添加趋势线，得到瓦斯含量与煤层埋深之间的拟合关系式：Q＝aD+k(1)其中Q为瓦斯含量，a为权重值，D为煤层埋深，k为预设常数值。3.根据权利要求2所述的矿井瓦斯地质动态成图系统的构建方法，其特征在于：在步骤S1中，还利用数学统计分析方法分别考察研究瓦斯含量与煤层...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭生，张庆华，徐雪战，邹云龙，李明建，刘文杰，蒲阳，樊利军，邓敢博，程晓阳，姚亚虎，谈国文，唐韩英，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50