千米井下，富集的煤炭資源往往潛藏于迷宮般的地質(zhì)構(gòu)造——斷層縱橫、褶皺起伏、節(jié)理密集，成為威脅安全開采的巨大隱患。

然而，在中煤新集劉莊礦業(yè)公司150806采煤工作面，景象截然不同：采煤機(jī)轟鳴前行，沿著預(yù)定路徑平穩(wěn)而精準(zhǔn)推進(jìn)。曾經(jīng)讓采煤機(jī)寸步難行的地質(zhì)障礙，如今已被一張清晰的“地下導(dǎo)航圖”所化解。

賦予采煤機(jī)這份透視功能的，正是劉莊礦業(yè)公司國(guó)內(nèi)首創(chuàng)并成功應(yīng)用的雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)，業(yè)界形象地稱之為“礦井CT”。

煤礦地質(zhì)勘探呼喚新方法

“地質(zhì)異常體堪稱懸在頭頂?shù)摹_(dá)摩克利斯之劍’?！眲⑶f礦業(yè)公司主管地測(cè)工作的副總工程師高田娃一語(yǔ)道破行業(yè)痛點(diǎn)。

復(fù)雜煤層中的斷層、薄煤區(qū)等地質(zhì)構(gòu)造，不僅嚴(yán)重影響開采進(jìn)度、煤質(zhì)、效益，更是頂板失穩(wěn)、煤壁片幫、裂隙涌水等重大安全事故的潛在導(dǎo)火索。

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，劉莊礦業(yè)公司迅速組建了一支融合高?？蒲兄腔叟c前沿企業(yè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)尖兵。然而，對(duì)煤礦實(shí)施地質(zhì)勘探，尤其是在超長(zhǎng)綜采工作面（長(zhǎng)度超過280米）開展探測(cè)，困難重重。

據(jù)了解，電磁波在地下巖層傳播時(shí)，各種巖、礦石對(duì)電磁波能量的吸收程度不同。當(dāng)電磁波穿過煤層途中遇到斷層、陷落柱或其他構(gòu)造時(shí)，波能量被吸收或完全被屏蔽，形成所謂的透視異常。煤礦通過研究各種類型的透視異常，進(jìn)行地質(zhì)推斷與解釋，指導(dǎo)安全生產(chǎn)工作。

在劉莊礦業(yè)公司，傳統(tǒng)的單頻電磁波透視法存在短板。單一頻率選擇與單點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量模式，如同管中窺豹，一旦頻率選擇不當(dāng)，難以精準(zhǔn)定位和識(shí)別地質(zhì)異常體的位置、范圍和性質(zhì)。更棘手的是，井下工作面密集的金屬設(shè)備會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，從而導(dǎo)致探測(cè)信號(hào)嚴(yán)重失真，為后續(xù)煤炭開采埋下諸多安全隱患。

對(duì)地質(zhì)構(gòu)造精準(zhǔn)透視

“看透地層，揭示未知?！边@成了劉莊礦業(yè)公司地質(zhì)勘探團(tuán)隊(duì)的堅(jiān)定目標(biāo)。專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)迅速成立，全力投入創(chuàng)新研發(fā)。

“技術(shù)融合是關(guān)鍵突破點(diǎn)。”該公司地測(cè)防治水科科長(zhǎng)何海平強(qiáng)調(diào)，“在不斷驗(yàn)證中，我們自主研發(fā)出雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)?！?/span>

基于煤巖介質(zhì)的獨(dú)特電磁響應(yīng)特性，專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了覆蓋“頂板—煤層—底板”的精細(xì)化三維地質(zhì)模型，首次在行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)超長(zhǎng)工作面地質(zhì)構(gòu)造的高分辨率“CT掃描”與診斷。這意味著地質(zhì)構(gòu)造的分布態(tài)勢(shì)得到了前所未有的精準(zhǔn)透視。

同時(shí)，專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)扎根現(xiàn)場(chǎng)，系統(tǒng)梳理海量鉆探數(shù)據(jù)，深入解析煤層圍巖電性特征，構(gòu)建了覆蓋各類地質(zhì)異常的“電磁指紋”識(shí)別庫(kù)。以此為基石，專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)篩選出適用于超長(zhǎng)綜采工作面的最優(yōu)雙頻探測(cè)方案，并成功研發(fā)出核心裝備——超長(zhǎng)工作面雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)智能處理系統(tǒng)。

“這就像給深部地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行了一次精準(zhǔn)的‘無創(chuàng)診斷’?！眲⑶f礦業(yè)公司主管工程師陶玉發(fā)表示。這套智能處理系統(tǒng)整合了數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理與成像分析全流程功能，借鑒了醫(yī)學(xué)CT層析成像技術(shù)原理，成像精度可達(dá)米級(jí)。

另外，強(qiáng)大的后臺(tái)數(shù)據(jù)處理引擎可對(duì)海量信號(hào)進(jìn)行高速分析和可視化處理，快速生成清晰的實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)分布圖譜。斷層位錯(cuò)、褶皺起伏、節(jié)理發(fā)育等深藏的“地質(zhì)暗礁”，在高精度的“CT影像”下一覽無余。這讓劉莊礦業(yè)公司設(shè)計(jì)開采方案時(shí)有了堅(jiān)實(shí)可靠的依據(jù)。

大幅減少無效進(jìn)尺

煤層地質(zhì)構(gòu)造米級(jí)精度的透視技術(shù)價(jià)值已在劉莊礦業(yè)公司131103工作面、150804工作面等得到充分驗(yàn)證。

劉莊礦業(yè)公司主力工作面應(yīng)用雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航、避險(xiǎn)增效，并指導(dǎo)綜采隊(duì)伍動(dòng)態(tài)優(yōu)化過構(gòu)造方案，大幅減少了無效開采進(jìn)尺，煤炭回收率較之前提升3%以上。

通過應(yīng)用雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)，劉莊礦業(yè)公司顯著降低了原煤含矸率，提升了煤質(zhì)精細(xì)化管控水平；有效規(guī)避了因探查不清導(dǎo)致的生產(chǎn)停頓、設(shè)備損壞以及重大安全風(fēng)險(xiǎn)，年均創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值超1.2億元，經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)增加。

2024年，經(jīng)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)專家組嚴(yán)格鑒定，劉莊礦業(yè)公司自主研發(fā)的雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動(dòng)態(tài)探測(cè)技術(shù)整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

“這項(xiàng)技術(shù)讓深藏不露的斷層、薄煤區(qū)等地質(zhì)構(gòu)造無所遁形，為綜采工作面安全穿越復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶提供了‘火眼金睛’。”陶玉發(fā)表示。

目前，該技術(shù)成果已在國(guó)內(nèi)多個(gè)大型礦區(qū)推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

作者：米君良版面編輯：王世雅

編輯：

來源：中國(guó)煤炭報(bào)

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