巷道快速智能掘进超前探测技术与发展

摘要：

新时代矿井智能化发展成为趋势,智能掘进条件下超前探测技术需要为掘进工作面安全生产提供保障.快速掘进、复杂地质条件下要求探测精度与预报实时程度高,随掘多源多场信息采集、大数据智能分析与透明化表达是超前探测系统构建的新发展模式.结合近年来隧道、井巷等领域超前探测技术发展现状,讨论其方法、技术、应用等方面的问题及动态;在分析巷道快速智能掘进超前探测技术发展面临的复杂地质问题与基础技术选择局限等关键问题的基础上,提出能够满足巷道快速智能掘进超前探测需求的技术主要为随掘探测技术以及超长钻孔孔中探测技术等.在关键技术创新方面,给出了适用于巷道快速掘进的2种超前探测技术体系,分别是应用于煤巷的掘进机震源随掘地震技术与超长钻孔孔中瞬变电磁联合的技术体系,以及应用于岩巷的TBM震源随掘地震技术与BEAM随掘电法联合的技术体系;并针对每种基础超前探测技术给出了发展思考,其中,随掘地震技术在原始信号脉冲化即重构处理研究的基础上,还需发展全空间三维立体探测、多波多分量方法、全波形反演、极化、散射等高精度探测与精细成像技术;超长钻孔孔中瞬变电磁技术首先需要突破有/无异常情况下孔中瞬变电磁信号数据特征的基础研究,在此基础上重点开展波场转换、全程全空间视电阻率反演等数据处理解释技术以及适用装备的研究;BEAM随掘电法技术的探测距离过短是未来首先需要解决的问题,其高精度数据解释与反演技术、含水异常体实时动态监测与定量化预测也是研究的重点与趋势.再者,为有效解决物探方法多解性问题,提出重点发展地震体波-槽波联合反演、地震-电法联合反演、地震-瞬变电磁联合反演等融合解释技术.在关键技术应用方面,提出构建地质保障技术体系海量基础数据库,融合5G通讯、大数据、云平台等智能技术,建设综掘工作面探测信息大数据分析平台,进行多源数据融合交互,实现对前方地质体的精准预报;充分利用含水异常体实时动态监测系统、随掘探测系统等提供的在线数据,创新数据智能解释方法,开发探测结果实时处理、动态成像等技术,提高探测时效性;通过异常判识精度与速度双重突破,促进掘进快速智能发展;在此基础上,构建高精度三维巷道地质地球物理模型,提高巷道超前地质透明化程度,动态展示随掘巷道三维空间地质条件,为实现快速智能掘进提供精准地质支撑.

关键词：快速智能掘进;超前探测;巷道;随掘探测技术;孔中探测技术

所属期刊栏目：46

分类号：TD175.4;TD263.3(矿山地质与测量)

资助基金：国家重点研发计划资助项目;国家自然科学基金资助项目

在线出版日期：2021-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：2158-2173