CN109142669A - 一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，包括实验室测定方式和现场测定方式。实验室测试方式采用钻孔收集新鲜煤样，利用数字瓦斯解吸特征记录装置，现场提取煤样的瓦斯解吸特征参数；在实验室测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；计算出不同压力下解吸特征参数和井下解吸特征参数的匹配系数，进而得到煤层的原始瓦斯参数。现场测试方式采用钻孔的方式采集煤层典型煤样，并测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；在实测地点提取待测煤样瓦斯解吸特征参数；最后计算出待测煤样解吸特征参数与标准煤样不同压力下解吸特征参数的匹配系数，进而得到待测煤层原始瓦斯参数。本发明能快速地推算出煤样在取样之前的原始瓦斯参数。
Description
技术领域
本发明涉及的是矿井通风与安全技术领域，具体涉及一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法。
背景技术
矿井瓦斯灾害是我国煤矿最为严重的灾害之一，近年来煤矿发生的重特大事故中半数以上都和瓦斯有关。瓦斯灾害防治是我国煤矿安全生产管理中最重要的工作内容。为了有针对性的进行瓦斯灾害防治，首先必须掌握煤层瓦斯原始参数，即掌握煤层的原始瓦斯含量和原始瓦斯压力。在当前技术条件下，瓦斯原始参数测定工作不仅耗费大量的人力、物力和时间，所取得的数据准确度也不高，一定程度上制约了煤矿安全生产和生产能力的提高。
当前，对煤层瓦斯原始压力的测定一般向测定位置打钻孔，然后在孔口密封并安装压力表，等待压力表稳定后，压力表读数即为煤层原始瓦斯压力，该方法一般要耗时5天以上。煤层原始瓦斯含量的测定方法是：在井下采集新鲜煤样，在3分钟内装入煤样罐，用量筒式瓦斯解吸仪记录煤样每分钟的瓦斯解吸量，并利用该过程中煤样解吸量的衰减规律，推算煤样装入煤样罐前的瓦斯损失量，之后再将煤样送实验室粉碎后测残余瓦斯量，以上瓦斯损失量、瓦斯解吸量和残余瓦斯量三部分相加即为煤样原始瓦斯含量，该方法推算瓦斯损失量误差较大，致使测定值不准确。
煤层瓦斯参数测定是煤矿瓦斯灾害治理的基础工作之一，工作内容主要包括煤层原始瓦斯压力测定和煤层原始瓦斯含量测定。对煤层原始瓦斯压力的测定主要采用的有被动测压和主动测压两种：
(1)被动测压法
一般选取从煤层顶、底板的岩石巷道中向煤层打穿层钻孔，或选取在煤层巷道煤体相对完整的位置向煤层打顺层钻孔。然后将测压管放置在钻孔中，在测压管孔口的一端安装测压表，将测压管另一端放置到孔底，并在孔口位置采用封孔材料将钻孔封闭。此时，钻孔周围煤体中的瓦斯就会在煤层瓦斯压力的作用下向钻孔中流动，钻孔中瓦斯压力会随之增加，经过一段时间的瓦斯流动和扩散后，钻孔中瓦斯压力就会达到平衡，此时测压管上所安装的压力表显示的压力就是煤层瓦斯压力。被动测压法测得的煤层瓦斯压力较准确，但等待钻孔中瓦斯压力平衡稳定需数天时间，测试耗时较长；同时对封孔要求高，一旦孔口裂隙发育或封孔质量差，会因漏气而导致测压失败，所以该方法成功率不高。
(2)主动测压法
针对被动测压法耗时长的缺点，主测压法采用在钻孔封孔后向钻孔中注入惰性气体，从而减少钻孔中瓦斯压力达到平衡所需的时间。主动测压法所需的时间较被动测压法所需的时间短，但当注入惰性气体压力高于煤层压力时，会导致错误地将钻孔压力作为煤层瓦斯压力，使测压结果偏高。主动测压法同样存在对封孔要求高，测压成功率不高的问题。
对煤层原始瓦斯含量的测定采用的方法有直接法和间接法两种：
(1)直接法
在井下采集新鲜煤样，在3分钟内装入煤样罐，用量筒式瓦斯解吸仪记录煤样每分钟的瓦斯解吸量，并利用该过程中煤样解吸量的衰减规律，推算出煤样装入煤样罐前的瓦斯损失量，之后再将煤样送实验室粉碎后测残余瓦斯量，以上瓦斯损失量、瓦斯解吸量和残余瓦斯量三部分相加即为煤样原始瓦斯含量。该方法中瓦斯损失量的推算是煤层瓦斯含量测定误差的主要来源。由现场和实验室的统计数据可知，瓦斯损失量的推算值最低仅占煤层瓦斯含量的10％，推算误差最高可达90％，准确的推算瓦斯损失量是煤层瓦斯含量测定过程中的难点。
(2)间接法
首先测定煤层的瓦斯原始压力参数。在施工测压钻孔的同时收集钻取的煤样，然后将煤样送到地面实验室，测定煤样的孔隙率、水份、灰份、瓦斯吸附常数等一系列参数。最后利用瓦斯含量与瓦斯吸附压力的关系计算得出煤层瓦斯含量。间接法测定煤层瓦斯含量比较复杂，它首先要在井下测定煤层瓦斯压力，工作量大，耗时长。
本发明利用煤瓦斯吸附—解吸的可重复性和不同压力下解吸特征参数的不同，采用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，自动测定不同压力下煤样瓦斯吸附—解吸特征参数，并将该参数与井下所测煤样特征参数进行对比，确定煤样原始瓦斯压力和原始瓦斯含量；或事先利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，在实验室测定一系列不同压力下的瓦斯吸附—解吸特征参数，存贮到研制的数字瓦斯解吸特征记录装置中，在井下测定煤样的瓦斯吸附—解吸参数，与存贮的参数比对，从而确定煤样原始瓦斯压力，并利用煤样吸附—解吸常数计算得到煤样原始瓦斯含量。
利用本发明测定原始瓦斯压力时，减少了封孔、装压力表、压力表观测环节，工作量少、测定周期短。利用本发明测定原始瓦斯含量时，瓦斯含量测定过程等于是在原始瓦斯压力条件下的瓦斯解吸全过程再现，整个过程中的瓦斯解吸量都得以准确计量，不用推算瓦斯损失量，所以测得的原始瓦斯含量更准确。本发明中采用专门研制的自动化装置进行数据采集、数据匹配和数据存贮，结合高精度传感器，智能化程度和数据精度更高。
我国现有煤矿近4000余处，大部分都为瓦斯矿井。在矿井瓦斯灾害防治中，无论进行煤与瓦斯突出防治，还是进行煤层瓦斯抽放，都必须进行煤层原始瓦斯含量和原始瓦斯压力测定。本发明智能化程度高、测试周期短、测量精度高。因此，本发明有着很好的实用性和应用前景。
综上所述，本发明设计了一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，基于特征参数匹配模型，利用新鲜煤样的瓦斯解吸特征，结合智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统采集的一系列瓦斯解吸特征参数，快速地推算出煤样在取样之前的原始瓦斯压力。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，包括实验室测定方式和现场测定方式；
所述的实验室测定方式包括以下步骤：
1、采用顺层钻孔或穿层钻孔的方式，钻进到预定位置时，在孔口收集新鲜煤样，并迅速将煤样装入到高压煤样罐中，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；
2、关闭高压煤样罐出气口阀门，将高压煤样罐送到地面实验室，利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，依次进行抽真空和系统死空间测量，之后设置一系列吸附压力(以0.1MPa为间隔)，测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；
3、利用数据匹配模型，计算出实验室不同压力下解吸特征参数和井下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为煤层的原始瓦斯参数。
所述的现场测定方式包括以下步骤：
1、采用顺层钻孔或穿层钻孔的方式，采集煤层典型煤样，送到地面实验室，利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，依次进行抽真空和系统死空间测量，之后设置一系列吸附压力(以0.1MPa为间隔)，测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；
2、在井下同一煤层的不同地点采集煤样，装入到高压煤样罐中，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；
3、利用数据匹配模型，计算出井下解吸特征参数与实验室不同压力下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为取样地点的煤层原始瓦斯参数。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明基于煤瓦斯吸附—解吸可逆原理，利用改进的时序数据相关性模型，还原煤层瓦斯参数的原始状态，得出煤层瓦斯原始参数，具有更好的科学合理性；本发明避免了瓦斯损失量的推算，使测得数据可靠性更高。
2、本发明具有自动化程度高、测试耗时少的特点。在实验室方式下，可在48小时内完成煤层瓦斯参数的自动测试；在现场测试方式下，可在1个小时内完成取样地点瓦斯参数推算。本发明较现有瓦斯压力测试方法(耗时约1周以上)耗时明显减少。
综上所述，本发明具有可靠性好、自动化程度高、测试耗时少等特点。可用于煤矿煤与瓦斯突出预测、瓦斯抽放效果评价中煤层瓦斯参数测试。为煤矿瓦斯灾害防治中瓦斯参数测试提供了全新、高效的技术手段，为相关措施设计和工作决策提供支撑，且测试效率提高显著。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1(a)和图1(b)为本发明的煤样在不同吸附平衡压力下瓦斯解吸速度随时间的变化曲线图；
图2为本发明的数字瓦斯解吸特征记录装置的实物图；
图3为本发明的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统的实物图；
图4为本发明实施例的注水泥浆测定瓦斯压力方法示意图；
图5为本发明实施例的测点瓦斯压力图；
图6为本发明实施例的测点瓦斯含量图；
图7为本发明实施例的瓦斯衰减规律的函数相关性示意图；
图8为本发明实施例的瓦斯损失量推算结果示意图；
图9为本发明实施例的采样时长对瓦斯损失量推算的影响示意图；
图10为本发明实施例的不同瓦斯压力下解吸曲线图；
图11为本发明实施例的解吸特征匹配系数曲线图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-图3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，基于特征参数匹配模型，利用新鲜煤样的瓦斯解吸特征，结合智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统采集的一系列瓦斯解吸特征参数，快速地推算出煤样在取样之前的原始瓦斯压力。具体如下：
(1)实验室测试方式。采用钻孔的方式，采集新鲜煤样，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；利用数据匹配模型，计算出实验室不同压力下解吸特征参数和井下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为煤层的原始瓦斯参数。
(2)现场测试方式。采用钻孔的方式，采集煤层典型煤样，利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；在井下同煤层不同地点采集煤样，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；利用数据匹配模型，计算出井下解吸特征参数与实验室不同压力下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为取样地点的煤层原始瓦斯参数。
本具体实施方式的基本原理如下：煤体中所含瓦斯以吸附态和游离态两种状态存在，煤体中瓦斯含量的多少除与煤体特性(吸附常数、灰分、水分、孔隙率、容重等)有关外，仅与煤体中瓦斯压力有关，以上关系可用下式表示：
式中，a，b为吸附常数；P为煤的绝对瓦斯压力，MPa；Ad为煤的灰分，％；Mad为煤的水分，％；π为煤的孔隙率；γ为煤的容重，t/m3。
根据实验室大量实验表明，煤体对瓦斯的吸附—解吸具有可重复性，即煤体中瓦斯解吸后，再放置于与原始瓦斯压力相等的瓦斯压力容器中，当达到吸附平衡后，煤体内瓦斯含量与煤体原始瓦斯含量是相等的，该现象在理论上具有不限次的可重复性。因此，在实验室还原煤体对瓦斯的吸附状态是可行的。同时，有大量实验可知，同一煤样在不同瓦斯压力下，瓦斯解吸特性曲线也有所不同，如图1所示。
根据煤瓦斯吸附—解吸的可重复性和不同吸附压力下解吸特征的不同，本发明提出：采用时序数据特征匹配模型，结合井下新鲜煤样的解吸特征参数，通过在实验室实测不同瓦斯压力下的瓦斯解吸特征参数，推算出煤样在从煤体中取出之前的原始状态，从而确实煤的原始瓦斯压力和原始瓦斯含量。本具体实施方式所采用的时序数据匹配模型如下：
式中，R表示两组解吸数据间的相关程度，其值介于-1与1之间，当大于0.8时，可视为高度相关；s表示两组数据的数值的接近程度。
本具体实施方式采用匹配系数M＝R·S表示两组解吸特征数据的匹配程度。在一系列数据中选取对应M最大值，认为两组解吸特征数据具有相同的原始条件，即具有相同的原始瓦斯压力和原始瓦斯含量。
本具体实施方式的瓦斯解吸特征参数提取是本方法的关键内容之一，本具体实施方式开发了两种自动装置用于该参数的提取，分别介绍如下：
1、数字瓦斯解吸特征记录装置
数字瓦斯解吸特征记录装置由温度传感器、气压传感器、流量传感器、计时器、存贮器和控制器组成，可实现温度、大气压和流量的实时监测，并对监测数据进行分析，将分析结果和实时数据存贮在SD卡内或通过串口传输到电脑。装置外形如图2所示。该装置主要用于井下新鲜煤样瓦斯解吸特征测试。测试时，首先将新鲜煤样放入到特制的煤样罐中，煤样罐通过管子连接到装置的进气口，装置的出气口可连接到量筒式瓦斯解吸仪，用于测量数据的校准，打开电源开关和计时开关，即可实现瓦斯解吸量和解吸特征的自动记录和提取。
2、智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统
智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统由瓦斯气源瓶、氦气气源瓶、真空泵、高压煤样罐、吸附—解吸控制箱和电脑终端组成。如图3所示。该系统可实现死空间测量、按设定压力控制吸附瓦斯、瓦斯解吸过程参数测量等功能，所有功能都可通过设定程序自动完成，并且一次可以设定多个吸附—解吸循环，由电脑控制自动完成。该装置主要用于在实验室对煤样瓦斯解吸特征进行测试。测试时，首先将井下运来装有煤样的高压煤样罐连接到煤样接口，然后依次启动抽真空、死空间测量功能，之后设定不同的吸附—解吸压力，进行不同瓦斯压力下的吸附—解吸特征测试。整个过程由电脑终端向控制箱发送相关指令，由控制箱启闭相关阀门和继电器，并利用多组传感器进行参数的自动采集，实现全过程的自动控制和智能处理。
本具体实施方式主要采取下述方式：(1)采用钻孔的方式，采集新鲜煤样，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；利用数据匹配模型，计算出实验室不同压力下解吸特征参数和井下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为煤层的原始瓦斯参数。
(2)采用钻孔的方式，采集煤层典型煤样，利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；在井下同煤层不同地点采集煤样，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；利用数据匹配模型，计算出井下解吸特征参数与实验室不同压力下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为取样地点的煤层原始瓦斯参数。
实施例1：
1、试验矿井简介：本次实施矿井为四川华蓥山广能集团某矿，该矿位于四川省广安市东北，南北长约9km，东西宽约2km，面积约18km2。
井田内含煤地层为二叠系龙潭组，与下伏地层二叠系茅口组和上覆地层二叠系长兴组呈假整合接触，平均厚147m。岩性主要由灰岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、铝质泥岩和煤层组成。区内共有3层煤，自上而下分别为K2、K1、K0煤层，其中，K1煤层全区可采，可采厚度为0.70～2.45m，平均可采厚度1.42m。煤层顶板多为深灰色～黑灰色泥岩，底板为灰色泥岩及粉砂质泥岩。
根据相关设计资料，该矿测得最大瓦斯压力为2.2MPa,最大瓦斯含量点为+300m主平硐位置，原始瓦斯含量为16.19m3/t。根据相关鉴定结论，该矿主采煤层K1煤层具有突出危险性，该矿属于煤与瓦斯突出矿井。
因此，根据相关规范要求，该矿必须建立矿井瓦斯抽放系统，并在煤巷掘进和工作面回采前，采取煤与瓦斯突出防治措施，消除煤与瓦斯突出危险性。
2、现有方法进行瓦斯赋存参数测定
(1)瓦斯压力测定
瓦斯压力测定方法如图4所示。首先，在钻场内向测压煤层打钻孔，穿透煤层全厚，钻孔打至煤层顶板(或底板)500mm处。然后插入测压管至预定的深度，再用木塞将钻孔严密封闭，用泥浆泵向孔内注入预定量的水泥浆。封完孔24小时后，在测压管上安装压力表，并定期观测压力值，待压力升至最高值并稳定5天后，压力表指示的即为煤层瓦斯压力(表压力)。经过10天后，测得+310水平煤层瓦斯绝对压力为1.32～1.55MPa，如图5所示。
(2)瓦斯含量测定
根据该矿的实际情况，本次直接测定瓦斯含量过程中，采用井下钻孔瓦斯解吸法。即：利用煤层钻孔采集原始煤体煤芯，用解吸仪在井下直接测定其解吸瓦斯量及解吸规律，根据其解吸规律来推算煤样从开始采集至解吸测定前的损失瓦斯量，并在实验室测定煤样中残存瓦斯量，测定和计算的这三部分瓦斯量之和即为煤层瓦斯含量。按照上述步骤，本次在3111机巷打6个测定钻孔，采集煤样后用量筒式瓦斯解吸仪测定煤样的解吸瓦斯量，并送实验室测定煤样残存瓦斯量。最终采用直接法测得3111机巷煤层瓦斯含量为8.48～9.96m3/t，如图6。
3、现有测试方法的误差分析
(1)数据统计分析
由图5～图6分析可知，瓦斯压力的测定结果数据为1.32～1.55MPa，平均值为1.45Mpa，标准方差为0.077，最大偏差为0.1MPa；瓦斯含量的测定结果数据为8.48～9.96m3/t平均值为9.138m3/t，标准方差为0.505，最大偏差为0.82m3/t。
(2)瓦斯损失量误差分析
在瓦斯含量的计算中，包括三部分：瓦斯损失量、瓦斯解吸量和残余瓦斯量，后两部分可以通过实测得到，而瓦斯损失量要通过煤样的瓦斯解吸衰减趋势推算得到。当前对瓦斯损失量的推算主要有平方根法、幂函数法、负指数法和对数法等四种方法。
利用本次测试数据，采用四种方法分别对瓦斯损失量进行推算，得到瓦斯衰减规律的函数相关性如图7、瓦斯损失量如图8所示。在四种方法中，对数法和平方根法对瓦斯衰减规律的拟合最好，其相关系数基本都在0.99以上，均值为0.996；而负指数法和幂指数法对数据的契合度不高，均值分别为0.93和0.97，特别是负指数法的波动很大，最小值仅为0.7。从最终的瓦斯损失量推算来看，平方根法、负指数法和对数法的计算结果波动规律相近，其中对数法的计算结果较前者两种明显偏大；而利用幂函数法的计算结果较其它三种有较大的差异性，有时偏大，有时偏小，很不稳定。由此可见，以上四种方法在对瓦斯损失量计算时，不同方法推出的瓦斯损失量存在较大的差异。实践证明，这些差异存在随机性，即不同矿井、不同煤质所适用的方法也不同，这就给不同方法在现场的应用带来了难度。
利用上述四种方法进行瓦斯损失量计算时，瓦斯衰减数据的采样时长对推算结果也会产生影响，如图9所示。当采样时长由10分钟增加到30分钟时，利用平方根法计算的瓦斯损失量减少了38％，利用负指数法时减少了22％，利用幂指数法时减少了3％，利用对数法时增加了5％。由此可见，利用平方根法和负指数法计算瓦斯损失量时，瓦斯衰减数据的采样时长对推算结果的影响非常大，直接影响煤层瓦斯含量的计算准确性。
4、本方法的应用
利用本具体实施方式所述方法，结合现场实际，对煤层瓦斯参数进行推算，具体如下：
(1)在测试地点用打钻的方式，采集新鲜煤样，装入高压煤样罐，利用数字瓦斯解吸特征记录装置记录煤样30分钟的瓦斯解吸特征；
(2)将高压煤样罐密闭，带到地面实验室，利用真空泵抽出煤样中的残余瓦斯。
(3)将煤样罐连入智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，设定瓦斯解吸特征测定压力分别为0.8MPa、1.2MPa、1.6MPa和2.0MPa，分出测出各压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数，如图10所示；
(4)利用数据匹配模型，计算出实验室不同压力下解吸特征参数和井下解吸特征参数的匹配系数M，如图11所示；
(5)选取最大匹配系数对应的瓦斯压力即为接近的煤层原始瓦斯压力。0.8MPa、1.2MPa、1.6MPa和2.0MPa各压力下匹配系数值最大分别为0.965、0.981、0.992和0.975，因此1.6MPa与煤层的原始压力最为接近。
(6)为了提高推算结果精度，以步骤(5)确定的瓦斯压力为中值，以更小的数值为步长(如0.1MPa、0.05MPa)，重复步骤(3)—(6)，直至满足测试精度要求。
(7)所得解吸时的瓦斯压力即为煤层的原始压力；解吸的瓦斯量即为煤层的原始瓦斯含量。
5、结论
通过现场实验，初步所得的瓦斯压力为1.6MPa，与现场实测所得1.55MPa十分相近，说明该方法是可行的。该方法较现场瓦斯压力测定更为方便快捷，无需钻孔封孔、压力表安装和压力监测，测试时间从10左右缩短为48小时以内。对瓦斯含量的计算直接根据实验室测试的瓦斯解吸量确定，不存在瓦斯损失量的计算，测试结果更准确。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，其特征在于，包括实验室测定方式和现场测定方式；所述的实验室测定方式包括以下步骤：
(1)、采用顺层钻孔或穿层钻孔的方式，钻进到预定位置时，在孔口收集新鲜煤样，并迅速将煤样装入到高压煤样罐中，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；
(2)、关闭高压煤样罐出气口阀门，将高压煤样罐送到地面实验室，利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，依次进行抽真空和系统死测量，之后设置以0.1MPa为间隔的一系列吸附压力，并测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；
(3)、利用数据匹配模型，计算出实验室不同压力下解吸特征参数和井下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为煤层的原始瓦斯参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，其特征在于，所述的现场测定方式包括以下步骤：
(1)、采用顺层钻孔或穿层钻孔的方式，采集煤层典型煤样，送到地面实验室，利用研发的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统，依次进行抽真空和系统死测量，之后设置以0.1MPa为间隔的一系列吸附压力，并测出不同压力下的瓦斯解吸量和解吸特征参数；
(2)、在井下同煤层不同地点采集煤样，装入到高压煤样罐中，利用研制的数字瓦斯解吸特征记录装置，提取煤样30分钟的瓦斯解吸特征参数；
(3)、利用数据匹配模型，计算出井下解吸特征参数与实验室不同压力下解吸特征参数的匹配系数，系数值最大的实验室解吸特征数据对应的瓦斯压力和瓦斯含量即为取样地点的煤层原始瓦斯参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，其特征在于，所述的数字瓦斯解吸特征记录装置由温度传感器、气压传感器、流量传感器、计时器、存贮器和控制器组成，可实现温度、大气压和流量的实时监测，并对监测数据进行分析，将分析结果和实时数据存贮在SD卡内或通过串口传输到电脑；数字瓦斯解吸特征记录装置用于井下新鲜煤样瓦斯解吸特征测试：测试时，首先将新鲜煤样放入到特制的煤样罐中，煤样罐通过管子连接到装置的进气口，装置的出气口可连接到量筒式瓦斯解吸仪，用于测量数据的校准，打开电源开关和计时开关，即可实现瓦斯解吸量和解吸特征的自动记录和提取。
4.根据权利要求1所述的一种基于数据相关的煤层瓦斯参数快速测定方法，其特征在于，所述的智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统由瓦斯气源瓶、氦气气源瓶、真空泵、高压煤样罐、吸附—解吸控制箱和电脑终端组成；智能瓦斯吸附—解吸特征测定系统用于在实验室对煤样瓦斯解吸特征进行测试：测试时，首先将井下运来装有煤样的高压煤样罐连接到煤样接口，然后依次启动抽真空、死空间测量功能，之后设定不同的吸附—解吸压力，进行不同瓦斯压力下的吸附—解吸特征测试；整个过程由电脑终端向控制箱发送相关指令，由控制箱启闭相关阀门和继电器，并利用多组传感器进行参数的自动采集，实现全过程的自动控制和智能处理。
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