煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望袁亮院士

　第44卷第8期煤　　炭　　学　　报Vol.44　No.8　　2019年8月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYAug.　2019　移动阅读袁亮,张平松.煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望[J].煤炭学报,2019,44(8):2277-2284.doi:10.13225/j.cnki.jccs.KJ19.0571YUANLiang,ZHANGPingsong.Developmentstatusandprospectofgeologicalguaranteetechnologyforprecisecoalmining[J].JournalofChinaCoalSociety,2019,44(8):2277-2284.doi:10.13225/j.cnki.jccs.KJ19.0571煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望袁　亮1,2,张平松1,2(1.中国煤炭学会矿井地质专业委员会,安徽淮南　232001;2.安徽理工大学,安徽淮南　232001)摘　要:我国绿色煤炭资源量有限,实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路,其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合地球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面,系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向。通过大数据、云计算、互联网等技术平台,采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数信息,构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系,为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探测与成像智能化仪器设备,实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测,以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系,对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控,不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP,逐步完成煤炭资源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度信息化和智慧化,切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素质复合型地质专业技术人才培养,开展大尺度模拟实验和技术攻关,做到创新发展和技术引领,着力推进煤炭资源开发利用的新发展。关键词:中国煤炭;矿井地质;保障技术;精准智能开采中图分类号:TD163;TD82　　　文献标志码:A　　　文章编号:0253-9993(2019)08-2277-08收稿日期:2019-05-04　　修回日期:2019-06-17　　责任编辑:韩晋平　　基金项目:国家自然科学基金资助项目(41877268);中国工程院重点咨询研究资助项目(2018-XZ-10-02);安徽省重点研发计划资助项目(1804a0802213)　　作者简介:袁　亮(1960—),男,安徽金寨人,中国工程院院士。E-mail:[e-mail]rospectofgeologicalguaranteetechnologyforprecisecoalminingYUANLiang1,2,ZHANGPingsong1,2(1.CommitteeofMineGeology,ChinaCoalSociety,Huainan　232001,China;2.AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan　232001,China)Abstract:Undertheconditionoflimitedgreencoalresources,preciseminingandintelligentminingaretheonlywayforfuturegreenmining,inwhichthetechnicalsystemofgeologicalsupportisanimportantfoundation.Thispapersys-tematicallyanalyzesthepresentsituationofminegeologicalsupporttechnologicalsysteminChinafromtheaspectsofcoalminebasicgeologyanditsexploration,comprehensivegeophysicalexploration,geologicaldrilling,minegeologicalinformationtechnologicalplatformandsoon,andputsforwardthedevelopmentdirectionofcoalminegeologicalsup-porttechnologyunderthemodeofpreciseandintelligentcoalmining.Withregardstotheuseoftechnicalplatformsuchasbigdata,cloudcomputing,internetandthelike,andvariousearthscienceinformationsuchasgeologicalsur-vey,drilling,geophysicalexploration,geochemicalexploration,GISandthelike,theguaranteetechnologicalsystemofall-spaceandall-roundgeologicaldynamicmodelisconstructedbasedonsky,ground,borehole,underground,mining煤　　炭　　学　　报2019年第44卷workingsurface,longdrillingholeandthelike.Itwillprovidethenecessarytransparentgeologicalconditionsforaccu-rateandintelligentcoalmining.Theresearchanddevelopmentofthree-dimensionalandfour-dimensionalgeophysicalprecisedetectionmethodsandthedevelopmentofintelligentinstrumentsforpositiveandpassivesourcecomprehensivedetectionandimagingbasedonseismic,electrical,magnetic,nuclear,acoustic,opticalandotherphysicalparametersisproposedforrealizingtheaccurateidentificationofminegeologicalconditions.Anintegratedmonitoringandpredictionidentificationsystemfromdetectiontomonitoringshouldbedeveloped,andintegratedwithdrivingmachineryandcoalminingmachinerytointelligentlypredictandmonitorthegeologicalfactorsaffectingmining.CombinedwiththeAPPofmobileintelligentterminal,thecooperativemanagementofwellposition,scene,object,human,equipmentandotherman-machinesharingintheprocessofcoalresourcesdevelopmentiscompletedstepbysteptorealizeahighdegreeofinformationandintelligence,andeffectivelyensurethesafetyandefficiencyofcoalmineproduction.Also,alarge-scalesimulationexperimentsandtechnicalresearch,andthetrainingofhigh-qualitycompoundgeologicalprofessionalsareproposedsoastoachieveaninnovativedevelopmentandtechnicalleadandconstantlypromotethenewdevelop-mentinthecoalresourcedevelopmentandutilization.Keywords:Chinacoal;minegeology;guaranteetechnology;precisionintelligentmining　　近年来,中国工程院战略研究表明,我国将坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略,2050年以前以煤炭为主导的能源结构将难以改变[1]。我国煤炭资源总量相对丰富,但绿色煤炭资源量只占煤炭预测总量的1/10,若不提高煤炭资源采出率,绿色煤炭资源量仅可开采40~50a,未来或将大面积进入非绿色煤炭资源赋存区开采[2]。另外,我国煤炭资源赋存条件差异大,从薄和极薄煤层到厚与特厚(巨厚)煤层、从近水平煤层到缓倾斜、急倾斜煤层均有分布,地质构造复杂,自然发火、高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层较多,开采难度大,同时深部煤炭开采基础研究薄弱,大部分煤矿煤炭开采存在信息化程度不高、用人多、效率低以及安全不可靠等问题,使得煤炭行业在满足国家能源需求、促进社会进步的同时也付出了巨大的代价[3]。新科技革命和产业革命的时代浪潮奔腾而至,信息化、数字化、智能化技术日新月异,绿色煤炭资源开采需要精准智能为支撑,以透明地球物理和多物理场耦合为基础,以少人(无人)开采技术和安全开采技术为依托,实现煤炭开采自动化、智能化、信息化,煤炭工业由劳动密集型向具有高科技特点的技术密集型转变[4-5]。矿井地质工作是煤矿生产与管理的重要基础,它运用矿井地质科学理论、方法、技术手段对煤及煤系地层、相关地质体进行勘查研究,对煤炭资源、煤系矿产资源、赋存地质状况等进行探查,对相关地质问题进行专项研究,构筑透明矿山地质模型体系,可为煤炭及煤系资源的安全、高效、经济和绿色开采提供技术保障[6-7]。纵观近年来矿井事故,大多数都与对矿井地质缺乏认识有很大关系。因此,当前我国采矿业亟待解决的问题之一就是建立煤炭精准智能开采下的高效高质的矿井地质保障体系,这对于促进我国采矿新模式的顺利开展具有十分重要的意义。随着科学技术的不断进步,勘探技术手段在不断更新,矿井地质工作需要标准化、精细化、透明化,矿井地质工作内容需要更加丰富、更有深度。笔者结合我国矿井地质保障技术体系的研究现状进行分析,基于煤炭精准智能开采科学构想,提出了其未来的发展方向,为广大矿井地质工作者提供参考,进一步做好矿山安全开采中的地质保障技术研究与管理工作。1　我国矿井地质保障技术体系现状科学有效的矿井地质保障系统是根据高产高效矿井机械化、集中化程度高的特点,以地质量化预测为先导,以地质勘探、物探、钻探、化探等综合技术为手段,强化对煤层及其结构构造特征、瓦斯安全地质条件、水文地质工程地质、水害防治条件、能源资源综合开发利用等的研究,依托先进的计算机技术、网络技术等实现对生产地质工作的动态管理。它要求为矿井设计、采区布置、生产准备、采煤工作面布置到回采等各个层次或阶段提供可靠的地质保障。因此,要实现煤矿生产的高产高效,除选择优势资源区块为开采场地外,更重要的是系统地掌控影响煤炭开采的地质因素[8]。我国研究人员一直致力于煤炭