在安徽省人民政府公布的《關(guān)于2022年度安徽省科學(xué)技術(shù)獎勵的決定》中，由安徽省皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司、安徽理工大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)和安徽惠洲地質(zhì)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(shù)與裝備”項目榮獲安徽省科學(xué)技術(shù)二等獎。

01項目背景

煤礦智能化是未來礦山建設(shè)的發(fā)展方向，礦井地質(zhì)條件透明化是影響智慧礦山建設(shè)及煤炭安全智能精準(zhǔn)開采的重要因素。井下“鉆掘采”域境與物探技術(shù)的協(xié)同發(fā)展仍存在瓶頸，“孔-巷-面”施工中的地質(zhì)構(gòu)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(chǎn)及安全需求。

本項目自2013年以來，在國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項目—礦井地震精細(xì)探查與重大災(zāi)害源識別理論與方法（U1261202）、安徽省教育廳自然科學(xué)研究重大項目—煤層構(gòu)造異常地震波場響應(yīng)特征及三維透射成像研究（KJ2016SD17）、安徽省皖北煤電集團(tuán)科技攻關(guān)項目—鉆探物探一體化超前探查技術(shù)研究（AH-01-KG-2017095）等支持下，聚焦井下鉆孔施工、巷道掘進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)研究，研制了三隨域境機(jī)載式地震探測監(jiān)測采集系統(tǒng)與裝備，構(gòu)建了“孔-巷-面”動態(tài)地質(zhì)信息智能探測與解釋技術(shù)體系，實現(xiàn)了三隨地質(zhì)條件勘探與判識工程應(yīng)用，取得了顯著的應(yīng)用效果。

02研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)

本項目立足于煤礦智能化透明地質(zhì)條件重構(gòu)重大需求開展理論分析、模擬實驗、工程實踐相結(jié)合的技術(shù)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(jī)波譜特征；提出了以塑形相關(guān)分析技術(shù)為特色的復(fù)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(jī)源地震隨探技術(shù)體系。

（2）研制了多分量傳感器、數(shù)據(jù)自適應(yīng)調(diào)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(gòu)建了“鉆掘采”域境下的地震波4D3C 智能管控平臺。

03功能特點(diǎn)

項目實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)包括：

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

（2）隨掘動態(tài)探測巷道前方60m范圍內(nèi)地質(zhì)異常判識準(zhǔn)確率達(dá)80%以上。

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

項目獲得33項自主知識產(chǎn)權(quán)，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(xué)術(shù)論文30余篇，其中SCI/EI檢索14篇。研究成果經(jīng)行業(yè)權(quán)威院士專家評價，整體水平達(dá)國際領(lǐng)先。

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