在安徽省人民政府公布的《关于2022年度安徽省科学技术奖励的决定》中，由安徽省皖北煤电集团有限责任公司、安徽理工大学、中国矿业大学和安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司共同完成的“智能开采‘钻掘采’物探一体化技术与装备”项目荣获安徽省科学技术二等奖。

01项目背景

煤矿智能化是未来矿山建设的发展方向，矿井地质条件透明化是影响智慧矿山建设及煤炭安全智能精准开采的重要因素。井下“钻掘采”域境与物探技术的协同发展仍存在瓶颈，“孔-巷-面”施工中的地质构造探测监测一体化研究滞后，难以满足智能化矿井的生产及安全需求。

本项目自2013年以来，在国家自然科学重点基金项目—矿井地震精细探查与重大灾害源识别理论与方法（U1261202）、安徽省教育厅自然科学研究重大项目—煤层构造异常地震波场响应特征及三维透射成像研究（KJ2016SD17）、安徽省皖北煤电集团科技攻关项目—钻探物探一体化超前探查技术研究（AH-01-KG-2017095）等支持下，聚焦井下钻孔施工、巷道掘进和工作面回采的震动源条件，开展了随钻、随掘、随采（简称“三随”）域境下被动源震波场的共性理论与关键技术研究，研制了三随域境机载式地震探测监测采集系统与装备，构建了“孔-巷-面”动态地质信息智能探测与解释技术体系，实现了三随地质条件勘探与判识工程应用，取得了显著的应用效果。

02研究成果及创新点

本项目立足于煤矿智能化透明地质条件重构重大需求开展理论分析、模拟实验、工程实践相结合的技术研究，取得系统性创新成果，具体如下：

（1）揭示了矿井“钻掘采”域境下的地震波的共性伪随机波谱特征；提出了以塑形相关分析技术为特色的复合干涉叠加方法，研发了近源地震波自功率谱岩性识别方法和互功率时频特征超前探查判识方法，形成了矿井“钻掘采”伪随机源地震随探技术体系。

（2）研制了多分量传感器、数据自适应调理、采集、存储、通讯、显示的全时地震仪系统，开发了矿用本安型、大动态、宽频带、高精度“钻掘采”域境装配式地震监测系统与装备。

（3）形成了时空域(4D)与三分量(3C)的波场处理、解析方法，构建了“钻掘采”域境下的地震波4D3C 智能管控平台。

03功能特点

项目实现的技术指标包括：

（1）随钻探测全钻孔岩性精细识别分辨率优于0.1m，准确率优于90%。

（2）随掘动态探测巷道前方60m范围内地质异常判识准确率达80%以上。

（3）随采动态监测工作面回采前方60m范围内地质异常识别准确率达80%以上。

项目获得33项自主知识产权，其中国际发明专利5项，国家发明专利10项；公开发表高水平学术论文30余篇，其中SCI/EI检索14篇。研究成果经行业权威院士专家评价，整体水平达国际领先。

项目成果在安徽两淮矿区、山西、内蒙等矿井进行了推广应用，其在钻孔施工条件判识、掘进效率提升、回采工作面安全控制等方面经济、社会效益显著，为煤矿减员增效、增收节支、智能化建设等方面提供重要技术支撑。