我国煤矿智能地质保障技术研究进展
文章背景
面对新时代能源革命和产业变革，煤矿智能开采是实现煤炭工业高质量发展的必由之路。煤矿智能化开采赋予了煤炭地质保障系统新的内涵，将地质保障系统推向了一个全新的高度，在带来挑战的同时，也带来了新机遇。
近日，中国矿业大学（北京）彭苏萍院士和北京科技大学李冬副教授等在Green and Smart Mining Engineering发表了题为“Development status and prospect of geological guarantee technology for intelligent coal mining in China”的综述文章，系统梳理了煤炭智能地质保障关键技术，指出了智能化地质保障的未来发展方向。
文章亮点：
(1)系统梳理了煤矿地质保障系统的发展历程并分析了地质保障对煤矿智能化开采的意义；
(2)总结了当前智能地质保障关键技术及取得的成果；
(3)展望了智能地质保障技术未来的发展方向。
文章信息
我国煤矿智能地质保障技术研究进展
李冬，彭苏萍*，郭银玲，林朋
https://doi.org/10.1016/j.gsme.2024.12.002
内容简介
煤炭资源安全、高效、智能、绿色开采已经上升为行业共识和国家战略，煤矿地质保障作为关键技术又被赋予新的内涵。然而，受探测理论、技术和装备发展水平的限制，现有地质保障技术的精准性、时效性、多场耦合共享性及智能化水平还相对滞后，难以满足煤矿安全绿色智能开采的需求。立足于我国新时代煤矿智能化开采背景，本文论述了地质保障系统对煤炭工业高质量发展的意义，分析了我国煤矿智能地质保障系统研究现状及关键技术，探讨了我国煤矿智能地质保障系统未来的发展方向。
多年来，团队围绕三维地震高精度处理成像、构造解释、参数反演等开展了大量研究，形成了基于反射理论的完整地震探测技术体系。此外，为实现小尺度地质异常体的精准识别，开发了煤田地震绕射波勘探技术，在绕射波分离、速度分析、解释反演等方面取得了阶段性成果。联合地震反射波及绕射波探测结果，构建了三维地震综合探测方法，提高了隐蔽致灾小尺度地质异常的探测精度，为煤矿智能化开采提供了技术支撑。
精细处理前后地震剖面：（a）传统处理结果和（b）精细处理结果
井中地震超分辨率反演剖面：（a）初始模型，（b）全波形反演结果和（c）超分辨率反演结果
针对煤矿井下探测地质任务，经过多年研究，团队研制了具有自主知识产权的超深矿井防爆地质雷达系列装备，通过不同搭载装备，实现了不同应用场景的高精度探测。针对煤炭开采过程中煤–岩界面的动态智能识别问题，提出了基于空气耦合雷达的矿井煤–岩界面随采动态探测技术，可以精准识别空气–煤、煤–岩界面反射点，成功获取动态高精度的煤岩界面信息，实时动态指导割煤机采煤作业。同时，研发了孔中定向地质雷达天线和数据实时采集系统，通过360°全方位数据采集和扫描成像，为矿井透明化、智能化地质模型构建提供有效数据信息。
围绕地下不连续地质异常体的实时、精细成像与反演问题，团队自主研发了Platform of Strata Prospecting（PSP）软件平台，通过智能学习算法的进一步开发，可以为煤矿智能开采提供高效、高精度的指引。
传统满足煤炭机械化开采的地质保障技术已无法满足智能化开采的需求，我国煤矿智能化地质保障技术的发展方向具体表现为综合探测精度的提升、从静态探测到动态探测的转变、从人工操作探测装备到智能化装备的开发及从孤岛式软件系统到智能化地质平台的建设。
我国煤矿智能化地质保障技术的发展方向
作者简介
彭苏萍，矿井地质与煤矿工程物探专家，中国工程院院士，教授，博士生导师，煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室主任，城市道路与地下空间监测与评价应急管理部重点实验室主任，二氧化碳捕捉、利用与封存国际合作联合实验室主任。中国公共安全科学技术学会理事长、中国煤炭学会副理事长、煤炭行业矿井地质与地球物理工程研究中心主任、中国地球物理学会常务理事及矿山地球物理专业委员会主任委员、第六、七届国务院学位委员会地质资源与地质工程学科评议组成员兼召集人、第七届教育部科学技术委员会副主任委员、教育部学风建设委员会主任委员，城市工程与环境地球物理高精尖学科建设负责人，国家安全生产监督管理总局技术委员会副主任委员、国家能源委员会专家咨询委员会委员、国际能源委员会委员、国际学术杂志International Journal of Coal Science and Technology和Frontiers in Energy主编。长期从事矿井地质与工程地球物理工作，注重地质中地球物理技术研究，在精细地质构造探测技术研究以及城市工程地球物理研究方面取得突出成绩。研究成果获国家技术发明二等奖2项，国家科技进步二等奖3项，中国专利金奖1项、省部级科技进步特等奖2项、一等奖15项、二等奖9项，军队科技进步二等奖1项。获得中国发明专利100余件、美国发明专利5件、软件版权35项；出版专著23部，发表论文200余篇。曾获得孙越崎能源大奖、中国光华工程科技奖、全国优秀博士论文指导教师、科技部优秀野外科技工作者和首都五一劳动奖章。
