从经验开采到精准掌控：看集团煤矿如何实现千米矿井透明化开采 | 中国平煤神马报
在煤炭开采的深邃世界里，每一块岩石的微小松动可能预示着存在安全风险，每一次煤尘飞扬的背后或许藏匿着安全隐患。
如何有效提高安全风险防控能力，把风险化解在隐患前、把隐患消除在事故前？2024年4月2日，集团总经理李延河在煤矿防范打钻瓦斯超限座谈会上，对集团煤矿提出了信息数据真实全面、分析研判超前精准、措施制定科学有效、执行落实及时到位（“三十二字方针”）要求。
近一年来，在遵循“三十二字方针”的基础上，集团进一步借助高科技手段，对矿井环境进行实时监测和精准分析，从而及时发现潜在的安全隐患和风险点，准确评估风险等级，为制定科学合理的防控措施提供有力支撑。
连日来，记者走访集团部分生产矿井，看看在研判安全风险方面“藏”了哪些高科技。
高密度三维地震勘探技术——透视地下世界的“神秘之眼”
地处豫中腹地的禹州是伏牛山余脉向豫东南平原过渡的节点，因颍河贯穿全域，被“切割”出峡谷平川，境内丘陵与平原交错。梁北二井煤业公司就坐落于此。
历经4年建设，2023年7月，该公司正式投产，核定产能120万吨，主产市场稀缺的低灰、低硫、特高热值的瘦煤焦煤。也许因其特殊的地理位置，该公司地质条件复杂，开采中经常遇到前期未被勘探出的断层，极大增加了开采难度和危险性。投产后，产量始终上不去。
“传统的地质勘查技术无法提供全面、准确的地质信息。我们急需一种全新的解决方案，能够精准获取煤矿地质信息并进行分析，提前排除异常地质情况带来的安全隐患，解决开采效率低下、资源浪费等问题。”该公司总工程师王稳飞说。
去年12月，集团联合国内物探和矿业领域顶尖高校和企业组成团队，为该公司11采区提供精准、可行的解决方案——启动深部复杂条件煤矿透明地质关键技术项目。其中最主要的课题“地质构造透明化模块”，通过开展高密度三维地震勘探采集地震数据并结合三维成像技术，实现对地下地质结构的精准刻画。
该课题通过开展高密度三维地震勘探，并辅以关键区域的钻孔数据进行联合解译，探查11采区深部落差3米以上的断层发育特征，绘制主要开采煤层底板等高线图、厚度变化等值线图。今年3月，该项目正式在该公司启动，预计明年6月建设完成。
“这一项目仿佛为矿山打开了一扇透视地下世界的神秘之门。”该公司地测部副主管金磊感慨道。
实现对煤矿隐蔽致灾因素的“CT级”诊断，是梁北二井煤业公司实现智能矿山地质透明化的关键技术支撑。“高密度三维地震勘探看得更清、探得更准、成本更优，提供的各种信息就像是一份宝藏图，指引着我们实现安全开采。”金磊说。
“准确的地质信息能够帮我们优化开采方案、提高资源回收率、降低开采成本，提升矿井的经济效益。”王稳飞说。
除了梁北二井煤业公司，十三矿、夏店煤业公司也结合自身实际同时引入该技术。
微震监测系统——矿山动力灾害的“感知卫士”
深井之下，一场无声的博弈正在上演——当地壳内岩石受到外力作用发生变形时，各部分之间产生的相互作用力，便是被称为“深井幽灵”的地应力。
“煤矿越挖越深，就像人潜水越深，水压越大一样，地底下的岩石和煤层承受的压力也会成倍增加。”平煤股份地测处副主任工程师边兵向记者介绍。高地应力极易引发井壁垮塌、顶钻、卡钻、喷孔等。
为了监测井下地应力，集团各矿井使用老式顶板离层仪、锚杆锚索测力计等，有效防范安全风险。但是，这些技术手段仅能对巷道表面的变形进行监测，难以有效监测动力灾害。
去年，集团先后投资近千万元，分别在八矿、十矿、十一矿、十二矿和平宝公司安装区域微震监测系统，对全矿井采掘范围的煤岩体破裂进行覆盖监测。
3月14日，记者来到十二矿调度中心，在工作人员的电脑显示屏上看到了微震监测系统。该矿目前有3个工作面，其中2个工作面为接续开采。该矿在井下共设14个微震测点，全面覆盖矿井采掘区域。
工作人员打开系统软件。在“微震事件分析”界面上，记者看到跳跃的波浪线，就如同动态心电图一般。“这显示的是井下微震事件波形图，旁边的数据是微震能量数值，可以看出地震事件的大小。”该矿地测队队长王继南对记者说。
据介绍，微震监测系统是通过安装在采场范围内的传感器实时监测矿区范围内发生的微震事件，计算事件释放的能量，并进行空间定位，总结微震事件发生规律，从而分析预测地应力变化、顶板大面积来压等动力现象，显著提升微震事件的垂向定位精度。
“微震监测系统就像给井下装了套‘地震预警器’。”王继南形象比喻道。传感器就像高灵敏度的“地震耳”，只要岩石有点小裂缝或者移位，马上就能捕捉到。不光听声音，系统还会算出每次地颤的力道，像手机导航一样精准定位异常位置；系统将每次异常的数据攒起来总结规律，比如发现某片区域连着几天半夜“抽搐”，就预警这里有塌方的苗头。“但凡地下有点风吹草动，这套系统立马能报信儿，比老矿工盯着顶板掉砟还灵。”王继南说。
利用微震监测系统，集团部分矿井还实现了新的技术突破。八矿成功开发应用盾构机智能化震波随掘超前探测技术，并在己15、17-21100中间低位巷进行了实地测试，实现了超前探测地质构造和水害预报，有效保障了掘进安全。
据了解，集团将逐步完成二矿、四矿、五矿、六矿、九矿、十三矿等6对井深超800米矿井的微震监测系统安装工作。
多源异构数据融合——构建智能感知的“超级大脑”
在这场新技术引领的变革中，多源异构数据融合技术像是一个“超级大脑”，将以上新技术完美融合一起，对各种数据源信息进行整合和分析。分布式光纤传感和微震监测阵列等技术手段，能够实现对应力场、温度场、渗流场等多种物理场的耦合监测。
如今，集团正尝试将众多高科技融合在一个大系统下，构建多源异构数据融合智能感知体系。建成后，在这个“超级大脑”的帮助下，煤矿能够充分利用各种数据源信息，全面提高安全风险研判的准确性和可靠性。
“届时井下各类监测设备将不再是信息孤岛。瓦斯浓度、水文变化、岩层应力、设备振动等异构数据，将通过5G+工业互联网实现毫秒级融合。”边兵说，“这不仅是技术升级，更是重新定义深部开采的安全范式——让每块岩石会‘说话’，让每台设备懂‘诊断’，让每处风险被‘预知’。”
（文/图 融媒体中心记者 白雪 编辑 常会杰）