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(jiǎng)勵(lì)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(guó)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(xiàng)目榮獲安徽省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。

01項(xiàng)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(cè)監(jiān)測(cè)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(xiàng)目自2013年以來，在國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目—礦井地震精細(xì)探查與重大災(zāi)害源識(shí)別理論與方法（U1261202）、安徽省教育廳自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目—煤層構(gòu)造異常地震波場(chǎng)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(xiàng)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(dòng)源條件，開展了隨鉆、隨掘、隨采（簡(jiǎn)稱“三隨”）域境下被動(dòng)源震波場(chǎng)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(cè)監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng)與裝備，構(gòu)建了“孔-巷-面”動(dòng)態(tài)地質(zhì)信息智能探測(cè)與解釋技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了三隨地質(zhì)條件勘探與判識(shí)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)、工程實(shí)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(shí)別方法和互功率時(shí)頻特征超前探查判識(shí)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(chǔ)、通訊、顯示的全時(shí)地震儀系統(tǒng)，開發(fā)了礦用本安型、大動(dòng)態(tài)、寬頻帶、高精度“鉆掘采”域境裝配式地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與裝備。

（3）形成了時(shí)空域(4D)與三分量(3C)的波場(chǎng)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(tái)。

03功能特點(diǎn)

項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)包括：

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

（2）隨掘動(dòng)態(tài)探測(cè)巷道前方60m范圍內(nèi)地質(zhì)異常判識(shí)準(zhǔn)確率達(dá)80%以上。

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

項(xiàng)目獲得33項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其中國(guó)際發(fā)明專利5項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng)；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(píng)價(jià)，整體水平達(dá)國(guó)際領(lǐng)先。

項(xiàng)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(shí)、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(huì)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。