【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法
本专利技术涉及一种煤矿井下瓦斯抽采管路抽采参数在线监测、实时解算和数据深度挖掘技术，具体是一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法，属于自动化和智能化瓦斯抽采
技术介绍
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，约1/3的煤炭年产量来自于高瓦斯、突出矿井，瓦斯灾害治理和资源化利用主要通过施工煤层钻孔进行抽采，而瓦斯抽采系统是建设在煤层瓦斯和抽采管网之间的人工通道。2012年3月《煤矿瓦斯抽采达标评判细则》明确规定：瓦斯抽采矿井应当配备瓦斯抽采监控系统，实时监控管网瓦斯浓度、压力或压差、流量、温度参数及设备的开停状态等；2020年3月国家发展改革委等8部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的通知：2021年建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，初步形成煤矿安全生产等方面的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作；在瓦斯抽采过程中，瓦斯抽采的监测监控对瓦斯抽采动态评价和瓦斯灾害预警有着极其重要的作用。然而，出于经济性考虑，...
【技术保护点】
1.一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n①根据瓦斯抽采系统的节点、管道和钻孔布置建立系统节点的点位分布图；/n②建立管网瓦斯抽采参数解算模型；/n③将管网传感器实时监测数据、抽采区域煤体基础数据和管网基础参数代入管网瓦斯抽采参数解算模型中，实现其它节点处混合流量、流速、浓度、压力、密度的解算数据。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法，其特征在于，包括以下步骤：
①根据瓦斯抽采系统的节点、管道和钻孔布置建立系统节点的点位分布图；
②建立管网瓦斯抽采参数解算模型；
③将管网传感器实时监测数据、抽采区域煤体基础数据和管网基础参数代入管网瓦斯抽采参数解算模型中，实现其它节点处混合流量、流速、浓度、压力、密度的解算数据。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法，其特征在于，步骤①具体为：依据瓦斯抽采系统的节点、管道和钻孔布置对瓦斯抽采系统节点的点位进行布设，节点的点位布置是按照管网瓦斯流向和分叉节点的原则形成点位编号；将抽采泵所在地面作为基准面对每个点位进行标高标定以确定该节点的位置势能。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法，其特征在于，将煤矿瓦斯抽采中所有的钻孔编为一个节点，瓦斯泵出口编为一个节点，所有的三通、四通变径编为其它节点，测点布置在节点位置。
4.根据权利要求1或2所述的一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法，其特征在于，步骤②具体为：管网瓦斯抽采参数解算模型主要是利用气体流动质量守恒定律、瓦斯气体质量守恒、能量守恒方程、理想气体状态方程、摩尔质量计算方程建立的联立方程，其利用理想气体状态方程计算工质密度，利用流速面积法计算流速，利用混合气体摩尔质量方程计算混合气体摩尔质量。
5.根据权利要求3所述的一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法，其特征在于，步骤②中解算模型的建立方法如下：
n-1、n、n+1是布置的三个相邻的节点，
基于气体流动质量守恒定律，建立气体质量守恒方程，如式(1)：
Qn-1ρn-1＝Qnρn+Qn+1ρn+1(1)
式中：
Qn-1为节点n-1处工质混合流量；
Qn为节点n处工质混合流量；
Qn+1为节点n+1处工质混合流量；
ρn-1为节点n-1处工质密度；
ρn为节点n处工质密度；
ρn+1为节点n+1处工质密度；
其中混合流量Qi(i＝n-1,n,n+1)可通过流速面积法求取，如式(2)，
式中：
vi(i＝n-1,n,n+1)为测点处工质流速；
di(i＝n-1,n,n+1)为测点处管路直径；
工质密度ρi(i＝n-1,n,n+1)可通过理想气体状态方程求取，如式(3)：
式中：
Pi(i＝n-1,n,n+1)为测点处压力；
Mi(i＝n-1,n,n+1)为测点处工质摩尔质量；
R为通用气体常数；
T为气体热力学温度；
其中工质摩尔质量Mi可通过混合气体摩尔质量计算公式计算，如式(4)，
Mi＝16ci+29(1-ci)(4)
式中：
ci(i＝n-1,n,n+1)为测点处瓦斯浓度；
基于气体流动中瓦斯质量守恒，建立瓦斯质量守恒方程，如式(5)，
Qn-1ρn-1cn-1＝Qnρncn+Qn+1ρn+1cn+1(5)
基于能量守恒原理，建立瓦斯抽采管路能量守恒方程，如式(6)，
技术研发人员：夏同强，李子龙，高可，孙敦帅，崔昊杰，李小林，魏连江，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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