CN107798189A - 一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，属于矿井领域。该方法采用透明空间地球物理理论技术建立空间数字化分析模型，结合现代高精度地质勘探技术及装备，对矿井区域地质构造进行精准化识别与划分，确定影响煤与瓦斯突出关键地质体对瓦斯赋存的影响。利用大数据云计算技术，分析各个因素之间的关联性，对煤层区域突出危险性多指标耦合精准预测。分析数据信息之间关联，按照特定流程建立矿井科学瓦斯抽采模型，实现矿井最优化科学抽采。本发明在线动态管理防突过程中各环节的参数，并实时综合分析，准确掌握煤与瓦斯突出的规律，为动态防突提供多种精准手段，减少防突工作的盲目性、节约防突工程费用。
Description
技术领域
本发明属于矿井领域，涉及一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法。
背景技术
我国的主要含煤盆地均具有复杂的构造演化背景，多期次构造的揉搓、挤压、拉伸等叠加改造运动，导致含煤盆地区域地质构造复杂、多变，增加了煤矿瓦斯治理的难度。随着国家经济的飞速发展，我国浅部煤炭资源将逐步减少，甚至枯竭，煤炭开采逐渐向西部和深部转移。越来越多的矿井将面临诸多严峻的深区域采掘问题(如：复杂多变的地质构造、高瓦斯富集、煤与瓦斯突出等)。
煤与瓦斯突出是一种极其复杂的动力现象，突出过程中伴随大量瓦斯喷出，在工程实际中往往造成群死群伤，严重威胁着煤矿安全生产。如何精准动态防治煤与瓦斯突出俨然已经成为未来数字化矿山的必修课。
百年煤炭开采发展史表明：尽管，在地质勘探、煤炭高效开采、矿井灾害预警与防治理论、技术和装备方面取得了举世瞩目的成就，但是，矿难，尤其是煤与瓦斯突出发生的机理和地质构造判断不清、灾害威胁不明、重大技术难题没有解决等是导致事故的主要原因。目前，国内外透明空间地球物理技术发展日新月异，推动人类对地球的认知水平向更深层次发展，也给传统的煤炭开采向精准型、定量智能决策转变提供了科学依据，以全新理论为基础将现代化精准地质勘探设备应用于矿井区域地质构造精准化识别与划分，准确预测煤与瓦斯突出区域，为矿井高效防突提供准确的地质保障。
瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害的主要手段之一，但是当前抽采工艺比较单一，不同地质构造、瓦斯含量变化区域钻孔设计没有针对性，造成钻孔浪费，且抽采效果不理想，严重制约矿井生产接替；另外，钻孔施工过程难以控制，不能够精确钻孔轨迹，存在抽采空白带，区域消突效果不理想。
针对于矿井、采区意义上的区域预测为接触式，且多为静态评价结果，不能实时、动态的对工作面区段范围内从设计、掘进到回采整个过程进行危险性评价分析，难以及时地为工作人员提供决策帮助；缺乏有效管理基础信息数据资料的方法和手段，工作人员不能方便、快捷地获取所需信息；现有的瓦斯、地质、防突措施等数据多以文字形式表达，缺乏对空间数据的有效表达和分析，不能形象、直观、真实地反映相关信息。
因此急需一种更加高效、精准、动态防治煤与瓦斯突出的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，采用透明空间地球物理理论技术建立空间数字化分析模型，结合现代高精度地质勘探技术及装备，对矿井区域地质构造进行精准化识别与划分，确定影响煤与瓦斯突出关键地质体：煤厚、盖层、褶皱、断层、陷落柱、地应力等相关因素对瓦斯赋存的影响。利用大数据云计算技术，分析各个因素之间的关联性，对煤层区域突出危险性多指标耦合精准预测。结合瓦斯抽采相关数据进行组织、分类，并分析、整理数据信息之间关联关系，根据矿井生产过程中安全信息特点，按照“规划→需求分析→数据库设计、实现→科学瓦斯抽采钻孔设计→钻孔施工在线管控→空白带自动分析→瓦斯抽采效果动态智能评价”的流程，建立矿井科学瓦斯抽采模型，实现矿井最优化科学抽采。在线动态管理防突过程中各环节的参数，并实时综合分析，准确掌握煤与瓦斯突出的规律，为动态防突提供多种精准手段，减少防突工作的盲目性、节约防突工程费用。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，包括以下步骤：
S1：采用透明空间地球物理理论技术建立空间数字化分析模型；
S2：采用现代地质勘探技术及装备，全方位动态探测采掘工作面地质构造，探明矿井区域地质构造；利用信息科学人工智能、大数据云计算确定影响煤与瓦斯突出关键地质体因素对瓦斯赋存的影响，分析各因素之间的关联性；
S3：将区域地质构造精准化识别与划分，煤与瓦斯突出危险评价指标及其临界值进行智能分析并准确预测突出危险区域；
S4：根据突出危险区域及地质构造分布，结合矿井瓦斯赋存规律，按照“规划→需求分析→数据库设计、实现→科学瓦斯抽采钻孔设计→钻孔施工在线管控→空白带自动分析→瓦斯抽采效果动态智能评价”的流程，建立矿井科学瓦斯抽采模型；
S5：重复步骤S1-S4，更新新采掘区域地质构造信息及煤与瓦斯突出危险性，实现高效精准动态防突。
进一步，所述现代地质勘探技术及装备包括大功率无线电波透视、地震波反射探测技术、高精度地质雷达。
进一步，所示突出关键地质体因素包括煤厚、盖层、褶皱、断层、陷落柱和地应力。
进一步，所述区域地质构造精准化识别与划分具体为：基于透明空间地球物理技术建立空间数字化分析模型，结合现代高精度地质勘探设备精准探测区域地质构造，再利用人工智能、大数据云计算准确预测煤与瓦斯突出危险区域；
进一步，所述矿井科学瓦斯抽采模型具体为：在Supermap基础上进行二次开发，建立瓦斯、煤层、地质相关数据库，生成最优化科学瓦斯抽采钻孔设计，并对钻孔施工过程采用钻孔轨迹测量设备，在线动态监测钻孔轨迹，自动生成三维立体钻孔竣工效果图，然后智能分析钻孔覆盖区域空白带，生成空白带云图并直观展示，对抽采区域进行综合瓦斯抽采达标评价，最终实现精准动态防突。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明结合矿井瓦斯抽采监控系统，对瓦斯抽采消突效果智能评价；实时发觉、预警、解决防突工作中存在的问题，动态、科学、精准消除前方煤体的突出危险性，变灾后分析为超前处理，实现在线高效精准动态防突。
(2)本发明提供的精准动态防突体系可更加准确、实时确定区域地质构造分布、煤与瓦斯突出区域的等级及范围、智能生成最优化科学瓦斯抽采设计，施工钻孔三维展示、空白带区域判识、抽采数据的实时采集及自动化在线评价各区段瓦斯抽采效果，实现瓦斯抽采科学化、过程化、精细化。为动态防突提供多种精准手段，减少防突工作的盲目性、节约防突工程费用；为未来突出矿井瓦斯科学抽采——煤炭资源精准协调安全连续共采提供了新的技术途径，填补了国内精准、动态防突应用技术的空白。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为实施例提供的精准动态防突体系流程图；
图2为实施例提供的区域地质构造大数据平台图；
图3为实施例提供的区域地质构造精准化识别与划分实例图；
图4为实施例提供的煤与瓦斯突出危险区域准确预测实例图；
图5为实施例提供的瓦斯最优化科学抽采设计实例图；
图6为实施例提供的瓦斯抽采钻孔竣工及空白带自动辨识实例图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示：本发明提供的一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，包括以下步骤：
S1：采用透明空间地球物理理论技术建立空间数字化分析模型；
S2：采用现代的地质勘探技术及装备，即：最新的大功率无线电波透视、地震波反射探测技术、高精度地质雷达，全方位动态探测采掘工作面地质构造，探明矿井区域地质构造；利用信息科学人工智能、大数据云计算确定影响煤与瓦斯突出关键地质体：煤厚、盖层、褶皱、断层、陷落柱、地应力等相关因素对瓦斯赋存的影响，分析各个因素之间的关联性；
S3：将区域地质构造精准化识别与划分，煤与瓦斯突出危险评价指标及其临界值进行智能分析并准确预测突出危险区域；
S4：根据突出危险区域及地质构造分布，结合矿井瓦斯赋存规律，按照“规划→需求分析→数据库设计、实现→科学瓦斯抽采钻孔设计→钻孔施工在线管控→空白带自动分析→瓦斯抽采效果动态智能评价”的流程，建立矿井科学瓦斯抽采模型；
S5：重复步骤S1-S4，更新新采掘区域地质构造信息及煤与瓦斯突出危险性，实现高效精准动态防突。
图2为本发明实施例提供的区域地质构造大数据平台图；图3为本发明实施例提供的区域地质构造精准化识别与划分实例图；图4为本发明实施例提供的煤与瓦斯突出危险区域准确预测实例图；图5为本发明实施例提供的瓦斯最优化科学抽采设计实例图；图6为本发明实施例提供的瓦斯抽采钻孔竣工及空白带自动辨识实例图。
本发明在研究矿井区域地质构造精准化识别与划分及突出危险区域精准预测，其核心是基于透明空间地球物理技术分析煤层瓦斯赋存规律受区域构造总体形态、沉积环境演化及特征、构造演化及特征、热演化史及生烃史等，结合现代精细的地质勘探技术及装备，即：最新的大功率无线电波透视、地震波反射探测技术、高精度地质雷达等动态探测功能，全方位动态探测采掘工作面地质构造，实现定期探测和无人化监测地质构造。具有透视功能的空间地球物理技术是实现区域地质构造精准化识别与划分的基础支撑。该技术将地理空间服务设备、物联网+、大数据云计算等科技积极推向未来数字化感知矿山建设实践应用。对煤层赋存规律进行数图展示，实现褶曲、断层、陷落柱、瓦斯等致灾因素的精确定位及其影响范围进行精准划分。确定影响煤与瓦斯突出关键地质体：煤厚、盖层、褶皱、断层、陷落柱、地应力等相关因素对瓦斯赋存的影响，利用大数据云计算技术，在SuperMap平台进行的二次开发区域地质构造管理分析各个因素之间的关联性，得出煤层区域突出危险性多指标耦合精准预测效果图。
对区域地质构造精准识别，准确预测煤与瓦斯突出危险区域，结合瓦斯抽采相关数据进行组织、分类，并分析、整理数据信息之间关联关系，根据矿井生产过程中安全信息特点，按照“规划→需求分析→数据库设计、实现→科学瓦斯抽采钻孔设计→钻孔施工在线管控→空白带自动分析→瓦斯抽采效果动态智能评价”的流程，建立矿井科学瓦斯抽采模型。本发明根据区域地质构造分布、煤与瓦斯突出危险区域及瓦斯赋存规律智能自动生成最优化瓦斯科学抽采钻孔布孔设计；对钻孔施工轨迹在线随钻测量，自动生成钻孔竣工图；对钻孔空白带智能分析，并生成空白带云图；结合矿井瓦斯抽采监控系统，对瓦斯抽采消突效果智能评价；实时发觉、预警、解决防突工作中存在的问题，动态、科学、精准消除前方煤体的突出危险性，变灾后分析为超前处理，实现在线高效精准动态防突。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：采用透明空间地球物理理论技术建立空间数字化分析模型；
S2：采用现代地质勘探技术及装备，全方位动态探测采掘工作面地质构造，探明矿井区域地质构造；利用信息科学人工智能、大数据云计算确定影响煤与瓦斯突出关键地质体因素对瓦斯赋存的影响，分析各因素之间的关联性；
S3：将区域地质构造精准化识别与划分，煤与瓦斯突出危险评价指标及其临界值进行智能分析并准确预测突出危险区域；
S4：根据突出危险区域及地质构造分布，结合矿井瓦斯赋存规律，按照“规划→需求分析→数据库设计、实现→科学瓦斯抽采钻孔设计→钻孔施工在线管控→空白带自动分析→瓦斯抽采效果动态智能评价”的流程，建立矿井科学瓦斯抽采模型；
S5：重复步骤S1-S4，更新新采掘区域地质构造信息及煤与瓦斯突出危险性，实现高效精准动态防突。
2.根据权利要求1所述的一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，其特征在于：所述现代地质勘探技术及装备包括大功率无线电波透视、地震波反射探测技术、高精度地质雷达。
3.根据权利要求1所述的一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，其特征在于：所示突出关键地质体因素包括煤厚、盖层、褶皱、断层、陷落柱和地应力。
4.根据权利要求1所述的一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，其特征在于：所述区域地质构造精准化识别与划分具体为：基于透明空间地球物理技术建立空间数字化分析模型，结合现代高精度地质勘探设备精准探测区域地质构造，再利用人工智能、大数据云计算准确预测煤与瓦斯突出危险区域。
5.根据权利要求1所述的一种基于透明空间地球物理的精准动态防突方法，其特征在于：所述矿井科学瓦斯抽采模型具体为：在Supermap基础上进行二次开发，建立瓦斯、煤层、地质相关数据库，生成最优化科学瓦斯抽采钻孔设计，并对钻孔施工过程采用钻孔轨迹测量设备，在线动态监测钻孔轨迹，自动生成三维立体钻孔竣工效果图，然后智能分析钻孔覆盖区域空白带，生成空白带云图并直观展示，对抽采区域进行综合瓦斯抽采达标评价，最终实现精准动态防突。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180313 |
|
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