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：采煤機轟鳴前行，沿著預(yù)定路徑平穩(wěn)而精準(zhǔn)推進。曾經(jīng)讓采煤機寸步難行的地質(zhì)障礙，如今已被一張清晰的“地下導(dǎo)航圖”所化解。

賦予采煤機這份透視功能的，正是劉莊礦業(yè)公司國內(nèi)首創(chuàng)并成功應(yīng)用的雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動態(tài)探測技術(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_摩克利斯之劍’?！眲⑶f礦業(yè)公司主管地測工作的副總工程師高田娃一語道破行業(yè)痛點。

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)工程實踐經(jīng)驗的技術(shù)尖兵。然而，對煤礦實施地質(zhì)勘探，尤其是在超長綜采工作面（長度超過280米）開展探測，困難重重。

據(jù)了解，電磁波在地下巖層傳播時，各種巖、礦石對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，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場強測量模式，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)備會產(chǎn)生強電磁干擾，從而導(dǎo)致探測信號嚴(yán)重失真，為后續(xù)煤炭開采埋下諸多安全隱患。

對地質(zhì)構(gòu)造精準(zhǔn)透視

“看透地層，揭示未知。”這成了劉莊礦業(yè)公司地質(zhì)勘探團隊的堅定目標(biāo)。專項技術(shù)攻關(guān)團隊迅速成立，全力投入創(chuàng)新研發(fā)。

“技術(shù)融合是關(guān)鍵突破點?！痹摴镜販y防治水科科長何海平強調(diào)，“在不斷驗證中，我們自主研發(fā)出雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動態(tài)探測技術(shù)?！?/span>

基于煤巖介質(zhì)的獨特電磁響應(yīng)特性，專項技術(shù)攻關(guān)團隊成功構(gòu)建了覆蓋“頂板—煤層—底板”的精細化三維地質(zhì)模型，首次在行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)了對超長工作面地質(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)勢得到了前所未有的精準(zhǔn)透視。

同時，專項技術(shù)攻關(guān)團隊扎根現(xiàn)場，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”識別庫。以此為基石，專項技術(shù)攻關(guān)團隊篩選出適用于超長綜采工作面的最優(yōu)雙頻探測方案，并成功研發(fā)出核心裝備——超長工作面雙頻電磁波透視地質(zhì)構(gòu)造動態(tài)探測技術(shù)智能處理系統(tǒng)。

“這就像給深部地質(zhì)構(gòu)造進行了一次精準(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，成像精度可達米級。

另外，強大的后臺數(shù)據(jù)處理引擎可對海量信號進行高速分析和可視化處理，快速生成清晰的實測場強分布圖譜。斷層位錯、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)計開采方案時有了堅實可靠的依據(jù)。

大幅減少無效進尺

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

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)造動態(tài)探測技術(shù)后，實現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航、避險增效，并指導(dǎo)綜采隊伍動態(tài)優(yōu)化過構(gòu)造方案，大幅減少了無效開采進尺，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)造動態(tài)探測技術(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，年均創(chuàng)造直接經(jīng)濟價值超1.2億元，經(jīng)濟效益持續(xù)增加。

2024年，經(jīng)中國煤炭工業(yè)協(xié)會專家組嚴(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)造動態(tài)探測技術(shù)整體達到國際領(lǐng)先水平。

“這項技術(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’?！碧沼癜l(fā)表示。

目前，該技術(shù)成果已在國內(nèi)多個大型礦區(qū)推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

作者：米君良版面編輯：王世雅

編輯：

來源：中國煤炭報

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