[发明专利]煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化系统及方法

说明书

本发明属于煤矿安全技术领域，公开了一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化系统，包括矿井背景资料收集模块、数据服务器、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互模块、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化模块和系统管理模块。本发明还公开了一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化方法。本发明基于数值计算，结合数值模拟，重构采空区覆岩移动裂隙动态立体演化过程，并计算覆岩三带高度及来压步距。本发明为矿井后续工作面开采“三带”高度的预计、瓦斯富集区精准探索提供依据，保证矿井安全生产，提高矿井经济效益。

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，用于监测煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移情况，具体地说是一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化系统及方法。

背景技术

从纵向上讲，采煤区域采完以后会形成三带，即冒落带就是垮落带，然后再向上则是裂隙带，再向上则是弯曲下沉带。煤层开采后拆除支护或者液压支架前移，形成采空区，则顶板冒落，形成垮落带，垮落到一定高度一般也就是采高的两到五倍(根据上覆岩层岩性)；然后也就是上部岩层因为下部垮落带出现裂隙，这个裂隙带的高度大概是采高的十到十五倍，再向上就是弯曲下沉带，有时候采空区距地表较近的时候，弯曲下沉地表很明显，甚至地表就是属于裂隙带。

煤层回采过程中，覆岩破坏特征以及裂隙演化规律对于矿井水、瓦斯防治具有重要意义。由于两层主采煤层的层间距较小——平均不超过30m，属于近距煤层，在下煤层近距离重复开采后，采动影响空间将相互叠加，采动影响范围扩大，不但会形成新的采动覆岩裂隙，且原已压实稳定的覆岩裂隙在一定地质条件下有可能“活化”、“复活”并“二次发育”。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化系统，其基于数值计算，结合数值模拟，能动态显示内容包括采空区覆岩移动变形情况、覆岩“三带”高度及瓦斯富集区位置；

本发明的另外一个目的，是要提供一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化方法。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化系统，包括矿井背景资料收集模块、数据服务器、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互模块、采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化模块和系统管理模块；

矿井背景资料收集模块的输出端与数据服务器连接，数据服务器与采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互模块连接，采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互模块与采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化模块连接，系统管理模块与数据服务器连接；

采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移人机交互模块中设有信息调取子单元、信息编辑子单元、信息存储子单元、信息更新子单元和信息查询子单元；

信息调取子单元用于调取数据服务器中存储的矿井背景资料收集模块所收集的煤矿综合柱状图、采掘工程平面图及瓦斯地质参数；

信息编辑子单元根据调取的煤矿综合柱状图、采掘工程平面图及(瓦斯)地质参数建立采空区覆岩移动裂隙动态演化模型并计算覆岩三带高度及来压步距，将采空区覆岩移动裂隙动态演化模拟过程和覆岩三带高度及来压步距的计算结果上传至采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化模块中；

采信息存储子单元用于存储采空区覆岩移动裂隙动态演化模型及模拟结果；

信息更新子单元实时更新采空区覆岩移动裂隙动态演化过程。

一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化方法，采用上述的一种煤层采动覆岩裂隙演化及瓦斯运移可视化系统来实现，该方法包括依次进行的以下步骤，

S1、矿井背景资料模块将所收集的数据上传至数据服务器模块；

矿井背景资料模块所收集的数据包括煤矿综合柱状图、采掘工程平面图及瓦斯地质参数；