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原文传递采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统及方法

专利名称：	采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统及方法
摘要：	本发明公开了一种采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统及方法，包括多参量动态获取系统、信号传输线缆、线缆自动收集器、监控主机系统4大部分。多参量动态获取系统用于获取煤岩钻孔内的煤岩结构、煤岩岩性、裂隙图像、钻孔偏移量、瓦斯浓度和瓦斯成分，以及在钻孔内的行进，并通过信号传输线缆传输给监控主机，监控主机实现多参量数据信号的采集、处理、展示以及对多参量动态获取系统驱动模块的控制。线缆自动收集器用于对信号传输线缆的自动回收。该系统对应的方法可对系统获取的多参量信息进行“点‑线‑面‑体”综合分析反演。本发明可广泛应用于矿井瓦斯防治领域采动裂隙场和瓦斯场演化规律的观测和研究方面。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	中煤能源研究院有限责任公司
发明人：	成小雨;陈龙;孙令超;龚选平;高涵;曹文超;杨鹏;丁建勋;程成;雷慧;付栋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910592605.7
公开号：	CN110320142A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	范巍
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	710003 陕西省西安市碑林区雁塔路北段66号中煤能源大厦二层
主权项：	1.采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统，其特征在于，包括多参量动态获取系统(1)和监控主机(4)；其中，多参量动态获取系统(1)，用于获取煤岩钻孔(21)内的煤岩结构、煤岩岩性、裂隙图像、钻孔偏移量、瓦斯浓度和瓦斯成分，以及在钻孔(21)内的行进，并通过信号传输线缆(2)传输给监控主机(4)，监控主机(4)实现多参量数据信号的采集、处理、展示以及对多参量动态获取系统(1)驱动模块的控制。 2.根据权利要求1所述的采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统，其特征在于，多参量动态获取系统(1)包括驱动模块以及安装在驱动模块上的多参量信号获取模块、信号转换模块(9)和信号传输模块(10)；其中，多参量信号获取模块包括高清窥视镜头(5)、钻孔测斜装置(6)、瓦斯浓度传感器(7)和气相色谱分析装置(8)，高清窥视镜头(5)用于获取煤岩结构、岩性和裂隙图像，钻孔测斜装置(6)用于获取钻孔偏移量，瓦斯浓度传感器(7)用于获取瓦斯浓度，气相色谱分析装置(8)用于获取瓦斯成分；信号转换模块(9)实现所获取多种信号由电信号的转换，信号传输模块(10)负责电信号的汇总、集成和输出；电信号经由信号传输线缆(2)进行远距离传输给监控主机(4)。 3.根据权利要求2所述的采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统，其特征在于，驱动模块用于实现多参量动态获取系统(1)的行进，包括驱动电机(11)、传动机构(12)、变向机构(13)和行走轮(14)，驱动电机(11)负责提供行进驱动力，传动机构(12)负责驱动力的传递，变向机构(13)负责行进方向的调整，行走轮(14)负责系统在孔内的顺利行进。 4.根据权利要求3所述的采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统，其特征在于，监控主机(4)包括数据采集模块(17)、数据处理模块(18)、成果展示模块(19)和行进控制模块(20)，数据采集模块(17)负责所获取电信号的收集、分类和转换成数字信号，数据处理模块(18)实现多种信号的统计、分析和反演计算，成果展示模块(19)实现数据处理结果的曲线、二维、三维可视化显示，行进控制模块(20)负责多参量动态获取系统(1)驱动模块的控制，实现系统在孔内的可控行进。 5.根据权利要求1所述的采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统，其特征在于，还包括线缆自动收集器(3)，用于对信号传输线缆(2)的自动回收。 6.根据权利要求5所述的采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统，其特征在于，线缆自动收集器(3)包括屈曲弹簧(16)和集线装置(15)，集线装置(15)用于收集信号传输线缆(2)，屈曲弹簧(16)具有良好的屈曲性能，其在放线时受力弯曲，在回线时能够自动恢复，利用屈曲弹簧(16)的屈曲性能实现信号传输线缆(2)在集线装置(15)上的自动回收。 7.采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演方法，其特征在于，该方法基于权利要求3所述的采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统，包括如下步骤：步骤1：首先通过理论分析、物理模拟、数值模拟或现场观测手段，确定采动覆岩裂隙和瓦斯分布及演化规律，掌握瓦斯聚集区的大致分布区域；步骤2：在上述预判瓦斯聚集区域布置若干钻孔，钻孔布置位置覆盖预判瓦斯聚集区，通过采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统的多参量动态获取系统获取各钻孔不同位置覆岩结构、覆岩岩性、裂隙图像、钻孔偏移量、瓦斯浓度和瓦斯成分信息；步骤3：通过采动煤岩结构和瓦斯变化观测反演系统的监控主机对现场观测所得各钻孔不同位置覆岩结构、覆岩岩性、裂隙图像、钻孔偏移量、瓦斯浓度和瓦斯成分信息进行“由点到线，由线到面，由面到体”的“点-线-面-体”综合统计分析和反演计算，得到采动覆岩裂隙场和瓦斯场空间分布和演化规律；步骤4：根据上述反演计算得到的采动覆岩裂隙场和瓦斯场空间分布和演化规律，从而判定采动覆岩瓦斯聚集区的空间展布。
所属类别：	发明专利