中国煤科西安研究院成功攻克煤矿井下长距离水害超前探测技术

近日，中国煤科西安研究院（以下简称“西安研究院”）自主研制的YCSZ 煤矿井下钻孔瞬变电磁技术与装备在陕西桑树坪煤矿成功实现810m远距离超前探测，打破了煤矿井下掘进工作面最远水害超前探测世界纪录，标志着我国“长掘长探”水害超前探测技术日趋成熟，具备了支撑保障巷道快速安全掘进的条件。

多年来，煤矿井下巷道掘进和探测沿袭传统的工作模式，但传统的工作模式存在掘进与探测距离短、物探与钻探分别施工、探测与掘进串行作业等问题，难以适应日前巷道快速掘进的新需求。西安研究院基于钻探、物探一体化的技术思路，提出煤矿井下巷道快速掘进“长掘长探”、探钻一体、探掘并行的工作模式，此模式通过采用“定向长钻孔+钻孔物探”，克服了传统掘进巷道超前探测存在的“短掘短探”、探钻分离、探掘分离等不足之处，可为煤矿井下巷道智能快速掘进提供地质保障。

要实现巷道快速掘进“长掘长探”，最大的技术瓶颈是在钻孔中实施一次性远距离超前探测。项目组确立了以瞬变电磁为基本原理的煤矿井下狭小空间远距离探测技术思路，研发出孔中极小线圈发射、三分量接收的瞬变电磁场工作装置，让实现孔深近1000m的超前探测距离成为可能。项目组攻克了远距离钻杆推送、大功率发射、三分量高精度数据采集、远距离数据同步和异常体空间定位等多个行业难题。项目组采用基于机器学习和深度学习AI算法的数据反演和定位方法，有效识别异常体的空间方位，提高了异常体定位精度，实现全空间地质异常体的空间立体成像，最终形成了可以实现钻孔径向30m、深度近1000m 的探测范围的长距离定向孔瞬变电磁探测技术与装备，满足巷道快速掘进的长距离探测、长时间掘进需求。

桑树坪煤矿北二240专用回风巷在巷道掘进过程中涌水量异常，有逐渐变大迹象，对巷道安全掘进造成威胁。西安研究院通过在邻近的北240辅运巷施工探水专用钻孔，采用钻孔瞬变电磁技术与装备，对回风巷前方810m、巷道中线径向30m 范围内的水文地质情况进行超前探测，预警有2 处赋水异常区，其中1 号异常区预测范围孔深250~320m，实际揭露出水位置为孔深312m，在提前采取安全预防措施情况下，成功避免了一次涌水事故，同时为矿方节约短距离超前钻探成本300余万元。

此次技术攻坚首次实现了长度超过800m 的孔中瞬变电磁探测，为实现煤矿水害防治工作逐渐由过程治理为主转向源头预防为主、由局部治理为主转向区域治理为主作出了突出贡献。