实现煤矿智能化综采工作面地质透明的“关键路径”：构建矿井三维地质模型

随着国家发展改革委、国家能源局等八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的出台，吹响了煤炭工业向智能化进军的冲锋号，标志着煤炭工业迈进了实现智能化的新阶段。

国家要求“构建实时、透明的煤矿采、掘、机、运、通、洗选等数据链条，实现煤矿智能化和大数据的深度融合应用”，这就需要在采、掘之前先构建采煤工作面透明三维地质模型，实现采煤工作面地质信息透明化，为智能化开采提供地质保障。

传统物探技术不足以解决煤矿智能化开采难题

钻探精度较高，但受制于钻孔密度和成本限制，，不可能单独使用，且定向钻孔随着钻进距离增加漂钻严重，影响探测精度。传统的物探方法无法满足精细探测要求，不能做到直接识别煤和岩石物理及地质性质，对落差小于1/3煤厚的断层、厚度变化幅度小于1/3煤厚的煤层变薄区、冲刷带、剥蚀带及直径小于20米的陷落柱等地质异常构造难以准确识别和定位。

目前，煤矿上常用的探测地质构造的物探方法主要有地面三维地震、地震槽波、无线电波透视及地质雷达。地面三维地震、地震槽波、无线电波透视探测空间分辨精度较低，无法满足煤矿智能综采系统的精度要求。地质雷达探测的纵向分辨率随发射频率的提高而增大（900MHz探测精度可达厘米级），但高频探测深度小（900MHz的探测深度1m左右），低频探测距离较大但精度低（25MHz探测距离约50m，精度1～2m），无法满足整个采煤工作面构造探测的需求。

综上，常规探测方法无法做到对采煤工作面内隐伏地质构造进行三维空间特征的精细刻画。

创新技术为煤矿智能化开采提供技术保障

北京中矿大地地球探测工程技术有限公司为了助推国家煤矿智能化发展，创新研发了矿井地震三维全波形反演技术，此技术是联合中国科学院地质与地球物理研究所及中国地质大学（武汉）共同研发的用于精细反演采煤工作面三维地质构造的新技术。全波形反演技术有能力解决小尺度异常成像问题，具有高精度、高分辨率（动态更新后亚米级），直接使用介质物性参数（速度、密度）反演，能精细分析煤层顶、底板起伏变化情况，能有效分析煤层中夹矸三维空间特征，准确判定断层、陷落柱、挠曲、冲刷带等地质构造及采空区、老巷等人工工程三维空间特征的优势。该技术为构建采煤工作面三维透明地质模型提供精确数据支撑，为煤矿智能化开采提供技术支持。

三维全波形反演技术已经应用于实际煤矿中。例如在陕西省某矿已形成的采煤工作面长640m地段，依据矿井地震全波形反演成果，结合两顺槽实测地质剖面及其它已知地质资料，构建三维地质模型，取得了非常好的效果。

基于三维全波形反演成果构建的三维地质模型

以煤矿智能化建设为目标的新一轮煤炭行业重大技术变革全面展开。我国采煤技术经历了人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采和目前正在推进的智能化开采4个主要阶段。煤矿智能化是新发展阶段煤炭行业高质量发展的必由之路，北京中矿大地将继续助力实现煤矿智能化建设，加快煤矿智能化建设、推进行业高质量发展，为我国煤矿智能化继续添砖加瓦。