在安徽省人民政府公布的《關于2022年度安徽省科學技術獎勵的決定》中，由安徽省皖北煤電集團有限責任公司、安徽理工大學、中國礦業(yè)大學和安徽惠洲地質安全研究院股份有限公司共同完成的“智能開采‘鉆掘采’物探一體化技術與裝備”項目榮獲安徽省科學技術二等獎。

01項目背景

煤礦智能化是未來礦山建設的發(fā)展方向，礦井地質條件透明化是影響智慧礦山建設及煤炭安全智能精準開采的重要因素。井下“鉆掘采”域境與物探技術的協(xié)同發(fā)展仍存在瓶頸，“孔-巷-面”施工中的地質構造探測監(jiān)測一體化研究滯后，難以滿足智能化礦井的生產及安全需求。

本項目自2013年以來，在國家自然科學重點基金項目—礦井地震精細探查與重大災害源識別理論與方法（U1261202）、安徽省教育廳自然科學研究重大項目—煤層構造異常地震波場響應特征及三維透射成像研究（KJ2016SD17）、安徽省皖北煤電集團科技攻關項目—鉆探物探一體化超前探查技術研究（AH-01-KG-2017095）等支持下，聚焦井下鉆孔施工、巷道掘進和工作面回采的震動源條件，開展了隨鉆、隨掘、隨采（簡稱“三隨”）域境下被動源震波場的共性理論與關鍵技術研究，研制了三隨域境機載式地震探測監(jiān)測采集系統(tǒng)與裝備，構建了“孔-巷-面”動態(tài)地質信息智能探測與解釋技術體系，實現(xiàn)了三隨地質條件勘探與判識工程應用，取得了顯著的應用效果。

02研究成果及創(chuàng)新點

本項目立足于煤礦智能化透明地質條件重構重大需求開展理論分析、模擬實驗、工程實踐相結合的技術研究，取得系統(tǒng)性創(chuàng)新成果，具體如下：

（1）揭示了礦井“鉆掘采”域境下的地震波的共性偽隨機波譜特征；提出了以塑形相關分析技術為特色的復合干涉疊加方法，研發(fā)了近源地震波自功率譜巖性識別方法和互功率時頻特征超前探查判識方法，形成了礦井“鉆掘采”偽隨機源地震隨探技術體系。

（2）研制了多分量傳感器、數據自適應調理、采集、存儲、通訊、顯示的全時地震儀系統(tǒng)，開發(fā)了礦用本安型、大動態(tài)、寬頻帶、高精度“鉆掘采”域境裝配式地震監(jiān)測系統(tǒng)與裝備。

（3）形成了時空域(4D)與三分量(3C)的波場處理、解析方法，構建了“鉆掘采”域境下的地震波4D3C 智能管控平臺。

03功能特點

項目實現(xiàn)的技術指標包括：

（1）隨鉆探測全鉆孔巖性精細識別分辨率優(yōu)于0.1m，準確率優(yōu)于90%。

（2）隨掘動態(tài)探測巷道前方60m范圍內地質異常判識準確率達80%以上。

（3）隨采動態(tài)監(jiān)測工作面回采前方60m范圍內地質異常識別準確率達80%以上。

項目獲得33項自主知識產權，其中國際發(fā)明專利5項，國家發(fā)明專利10項；公開發(fā)表高水平學術論文30余篇，其中SCI/EI檢索14篇。研究成果經行業(yè)權威院士專家評價，整體水平達國際領先。

項目成果在安徽兩淮礦區(qū)、山西、內蒙等礦井進行了推廣應用，其在鉆孔施工條件判識、掘進效率提升、回采工作面安全控制等方面經濟、社會效益顯著，為煤礦減員增效、增收節(jié)支、智能化建設等方面提供重要技術支撐。