一种测压钻孔瓦斯压力上升趋势的预测方法技术

本发明专利技术通过提供一种测压钻孔瓦斯压力上升趋势的预测方法，首先，建立一套测压钻孔瓦斯压力数据采集、传输、存储系统；然后，计算相邻两个数据的差值，再对该“差值”进行回归拟合，得出最佳“差值”方程(“差值”为因变量，监测时间为自变量)；再根据“差值”方程推算出未来的相邻两个数据差值，形成更多的相邻两个数据差值，并根据AQ/T1047《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》的规定确定测压钻孔瓦斯压力达到平衡状态的时间；最终，通过绘制测压钻孔瓦斯压力数据(包括前期采集的数据和推算的后期数据)分布散点图来展现瓦斯压力发展趋势、确定最终平衡的瓦斯压力。确定最终平衡的瓦斯压力。确定最终平衡的瓦斯压力。

【技术实现步骤摘要】
一种测压钻孔瓦斯压力上升趋势的预测方法


[0001]本专利技术涉及煤矿安全生产领域，并具体涉及一种测压钻孔瓦斯压力上升趋势的预测方法。

技术介绍

[0002]煤层瓦斯压力测定方法包括直接法和间接法，其中，直接法相对准确。国家制定的AQ/T1047《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》中，直接法测定煤层瓦斯压力的工艺流程如下，为便于描述，将“煤层瓦斯压力测定钻孔”简称为“测压钻孔”。
[0003]a.施工测压钻孔，设置测压钻孔的直径为65mm
‑
95mm，长度为20m
‑
80m；
[0004]b.密封测压钻孔，采用水泥砂浆等封孔材料或者胶囊等装置密封测压钻孔，封孔材料或装置的长度约10m
‑
50m；
[0005]c.采集测压钻孔的瓦斯压力数据，并依据AQ/T 1047《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》给出的测压钻孔瓦斯压力达到平衡的判定条件“压力变化在3天内小于0.015MPa”，来判定测压钻孔的瓦斯压力是否达到平衡状态。如果达到平衡状态，瓦斯压力测定结束，记录测定所需时间及最终压力；如果未达到平衡状态，则继续采集数据。
[0006]上述煤层瓦斯压力测定方法存在以下问题点：
[0007]1.AQ/T1047《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》指出，从测压钻孔密封至达到平衡，根据不同煤层的不同情况，测量周期至少需要5天
‑
30天。
[0008]2.根据目前已采集的数据分析，以及如附图1所示的测压钻孔瓦斯压力变化曲线来分析，测压钻孔的瓦斯压力数据基本呈现从“0”逐步上升至最终平衡压力的规律，并且，上升的速率逐渐减缓。但是该变化曲线展现的是测压钻孔瓦斯压力上升的一般性规律，由于不同的煤层其地质条件不尽相同，无法直接应用图1的变化曲线对测压钻孔瓦斯压力上升趋势进行预测，即不具备普适性。
[0009]3.测压地点附近区域，一般在50m范围内的区域，不能有采掘作业扰动。而采集数据并判定是否达到平衡条件所需要的时间较长，必然会影响工程进展，例如，石门揭煤时，需等待煤层瓦斯压力测定结束后，方能继续施工。
[0010]4.因水泥砂浆等封孔材料容易干裂等客观原因，在数据采集后期，钻孔有可能漏气，继而导致钻孔气体压力下降、甚至为零，导致数据采集失败。
[0011]5.从风险防范的角度来看，也应预先判定测压所需时间与最终压力。
[0012]因此，亟需探索一种利用测压钻孔密封后的前期瓦斯压力监测数据，预先判定后期瓦斯压力发展趋势，并确定测压所需时间与最终压力的方法。

技术实现思路

[0013]为解决上述存在的现有技术问题，本专利技术提供一种测压钻孔瓦斯压力上升趋势的预测方法。
[0014]本专利技术提供的技术方案如下：
[0015]一种测压钻孔瓦斯压力上升趋势的预测方法，包括以下步骤：
[0016]S1.密封测压钻孔，间隔固定时间作为数据采集时间点，依次在所述数据采集时间点采集瓦斯压力实测数据x
实
；
[0017]S2.依次计算相邻所述瓦斯压力实测数据x
实
的差值Δx实，
[0018]以所述数据采集时间点为横坐标，以所述差值Δx
实
为纵坐标，绘制实测差值分布散点图；
[0019]以所述差值Δx
实
为因变量，以所述固定时间为自变量，对所述实测差值分布散点图进行多次回归拟合，选择最佳差值方程；
[0020]S3.依据所述最佳差值方程，推算多个相邻的瓦斯压力推测数据差值Δx
推
，并推算瓦斯压力推测数据x
推
；
[0021]所述瓦斯压力实测数据x
实
和所述瓦斯压力推测数据x
推
组成瓦斯压力数据；
[0022]所述差值Δx
实
和所述差值Δx
推
组成瓦斯压力数据差值；
[0023]S4.以自然天数3天为计算周期，依次以每天为第一天，计算连续3天内覆盖的瓦斯压力数据差值累计量Σ；当Σ<0.015MPa时，采集或推测的最后一个瓦斯压力数据为x
m
；
[0024]所述瓦斯压力数据x
m
所在的数据采集时间点距离所述测压钻孔密封时的时间，为所述测压钻孔的测压所需时间T；
[0025]S5.在所述时间T内，以所述数据采集时间点为横坐标，以所述瓦斯压力数据为纵坐标，绘制瓦斯压力数据分布散点图。
[0026]进一步的，步骤S1中，采集所述测压钻孔处的瓦斯压力实测数据的方法为：
[0027]a.从岩石巷道向煤层施工测压钻孔(钻孔直径65mm
‑
95mm，钻孔长度根据岩石巷道到煤层的距离和煤层厚度而定，一般20m
‑
80m)；
[0028]b.在所述测压钻孔内部，间隔一定距离安装至少2个封孔囊袋，导气管自所述测压钻孔后端插入并穿过所述封孔囊袋，所述导气管尾端连接传感器，所述导气管用于向所述传感器传输所述测压钻孔内的瓦斯压力；
[0029]c.所述传感器通过光缆向煤矿井下分站传输瓦斯压力电信号，所述煤矿井下分站通过矿井工业环网向地面终端传输瓦斯压力数字信号。
[0030]进一步的，步骤S2中，所述差值方程包括但不限于对数回归方程、指数回归方程和线性回归方程。
[0031]进一步的，所述差值方程的选用原则为：相关性系数R2越接近1，误差越小；当数据采集时间很长时，差值应接近于零，不能小于零。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]现行的煤层瓦斯压力测定方法，需要长期采集测压钻孔气体压力数据并且整个过程不能存在漏气现象，才能掌握瓦斯压力发展趋势并确定测压所需时间与最终压力。本专利技术提出的测压钻孔瓦斯压力上升趋势预测方法，可以通过测压钻孔前期监测数据预先确定本次测压所需时间、判定后期瓦斯压力发展趋势、确定最终平衡的瓦斯压力。
附图说明
[0034]图1：
技术介绍
的测压钻孔瓦斯压力变化曲线图；
[0035]图2：测压钻孔瓦斯压力数据采集系统示意图；
[0036]图3：实施例的线性回归方程；
[0037]图4：实施例的指数回归方程；
[0038]图5：实施例的对数回归方程；
[0039]图6：实施例的瓦斯压力数据分布散点图。
[0040]符号说明
[0041]1‑
测压钻孔，2
‑
封孔囊袋，3
‑
导气管，4
‑
传感器，5
‑
光缆，6
‑
煤矿井下分站，7
‑
地面终端，8
‑
矿井工业环网。
具体实施方式
[0042]下面详细描述本专利技术。
[0043]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测压钻孔瓦斯压力上升趋势的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.密封测压钻孔，间隔固定时间作为数据采集时间点，依次在所述数据采集时间点采集瓦斯压力实测数据x
实
；S2.依次计算相邻所述瓦斯压力实测数据x
实
的差值Δx
实
，以所述数据采集时间点为横坐标，以所述差值Δx
实
为纵坐标，绘制实测差值分布散点图；以所述差值Δx
实
为因变量，以所述固定时间为自变量，对所述实测差值分布散点图进行多次回归拟合，选择最佳差值方程；S3.依据所述最佳差值方程，推算多个相邻的瓦斯压力推测数据差值Δx
推
，并推算瓦斯压力推测数据x
推
；所述瓦斯压力实测数据x
实
和所述瓦斯压力推测数据x
推
组成瓦斯压力数据；所述差值Δx
实
和所述差值Δx
推
组成瓦斯压力数据差值；S4.以自然天数3天为计算周期，依次以每天为第一天，计算连续3天内覆盖的瓦斯压力数据差值累计量Σ；当Σ<0.015MPa时，采集或推测的最后一个瓦斯压力数据为x
m
；所述瓦斯压力数据x
m
所在的数据采...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐黎明，关联合，姚志勇，吴立忠，王江，刘鑫，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心，
类型：发明
国别省市：