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煤礦智能化開采凝聚了煤炭工業(yè)高質量發(fā)展的行業(yè)共識，不但成為煤炭工業(yè)轉型升級的發(fā)展趨勢，還為今后煤炭地質保障系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展指明了方向。

一、地質工作在煤炭工業(yè)健康快速發(fā)展中占基礎地位

煤炭地質工作是一項基礎性很強的工作。它橫跨了煤田勘探、井田劃分、礦井設計、開拓掘進、安全回采、煤炭利用乃至礦井關閉等煤炭開發(fā)的不同階段，貫穿于煤炭工業(yè)的全生命周期，是實現(xiàn)煤炭資源安全高效開采的基礎和前提。煤炭地質工作是一項技術性很強的工作，面對看不見、摸不著、變化多端的煤層賦存條件，地質人員依靠有限的手段開展探測，利用片段的信息進行解釋推斷，其技術難度可想而知。

另外，煤炭地質工作與煤礦安全生產密不可分。據(jù)不完全統(tǒng)計，煤礦開采過程中發(fā)生的水、火、瓦斯、煤塵、頂板等事故，無一不與地質條件密切相關。由于采區(qū)地質條件不清，致使工作面無法正常推進、接續(xù)失調以至蒙受重大經濟損失的事件，更是不勝枚舉。

因此，在“九五”期間，煤礦地質保障系統(tǒng)作為煤礦安全高效開采的關鍵技術之一，被列入高產高效礦井建設的五大保障體系。地質工作在我國煤炭工業(yè)健康快速發(fā)展中占有不可或缺的基礎地位。

二、煤炭地質保障系統(tǒng)將邁向以精準探測、智能探測為特點的新階段

伴隨著我國煤炭工業(yè)的技術進步，煤炭地質保障系統(tǒng)的整體架構、研究內容、保障目標、配套技術等逐漸發(fā)展成熟，其內涵與外延不斷豐富和完善，迄今為止歷經了四個階段。

第一階段:煤炭資源開發(fā)地質保障。改革開放后，我國完成了第三次全國煤田預測與評價，埋深2000米以淺的煤炭資源總量5.57萬億噸、保有資源量超過1萬億噸。這是煤礦地質保障技術的萌芽階段。

第二階段:“雙高礦井”建設地質保障。“九五”期間，煤炭工業(yè)開始創(chuàng)建以高產高效為主要特征的“雙高礦井”，隨著大型綜采配套設備的投入使用，迫切需要超前查明煤礦采區(qū)的構造、水文等開采地質條件，傳統(tǒng)的地質保障技術開始從煤田地質勘探進入礦井設計領域。這是煤礦地質保障技術的初級階段。

第三階段:煤礦安全高效生產地質保障。進入21世紀以來，為有效減少煤礦瓦斯、水害等事故，煤礦地質保障工作從地面到井下，全方位開展煤礦隱蔽致災地質因素的探查與治理，煤礦地質保障工作進入生產階段，地質保障技術向煤礦地質保障系統(tǒng)發(fā)展。

第四階段:煤礦智能化綠色開采地質保障。從2014年陜煤集團黃陵礦業(yè)一號煤礦41101工作面首次實現(xiàn)智能化開采以來，少人化、無人化、智能化開采以及智慧礦井等先進生產理念深入人心，煤炭綠色開采、智能精準開采、透明工作面、透明礦井等對煤礦地質保障系統(tǒng)提出了新的更高的要求。隨著《指導意見》的逐步落實，煤炭地質保障系統(tǒng)必將邁向以精準探測、智能探測為特點的新的歷史發(fā)展階段。

三、亟待開發(fā)煤礦采掘工作面地質透明化技術與裝備

改革開放以來，煤炭地質保障技術與裝備得到了快速的發(fā)展，構建了以煤為主、多種資源協(xié)同勘查的綜合勘查理論體系，形成了以三維地震與瞬變電磁、礦井電法、槽波地震等為特色的系列化地球物理探測技術與裝備，研發(fā)了煤層底板高承壓奧灰?guī)r溶水害隱患地面區(qū)域超前治理的新技術，不斷創(chuàng)造并刷新煤礦井下順煤層超長定向鉆進孔深世界紀錄，并在煤礦重特大水害事故搶險救援中屢建奇功。然而，煤礦智能化開采面臨急需解決的問題，煤炭地質保障系統(tǒng)尚處于起步階段。

以“記憶截割為主，人工干預為輔”“無人跟機作業(yè)，有人安全巡視”為特征，我國煤礦已有200多個工作面相繼實現(xiàn)了智能化開采。山西、山東、陜西、河南等煤炭大省相繼出臺了全面實現(xiàn)煤礦企業(yè)智能化開采的實施指導意見和激勵政策。簡單地質條件下，薄煤層、中厚煤層和厚煤層的智能化開采技術在一些煤礦取得了初步成功。

但是，我們應該清醒地看到，我國煤礦智能化開采技術才剛剛起步，尚處于初級階段，采煤工作面地質條件探查精度偏低、智能化開采對于地質條件適應性不足等，成為影響今后煤礦智能化開采技術推廣應用的技術瓶頸。煤礦智能化開采中，遠程無人化操控“三機”的定位精度已經達到“厘米級”、下達指令的傳輸時間達到“毫秒級”，這就要求地質保障技術能夠為智能化開采提供一份及時、精準的電子地圖。這是現(xiàn)有地質保障技術與裝備水平所難以企及的。因此，亟待開發(fā)煤礦采掘工作面地質透明化技術與裝備。

四、加快推進智能化開采三維地質透明化

中國煤炭科工集團首席科學家王國法認為，智慧煤礦和智能化開采是一個復雜的巨系統(tǒng)，精準地質信息系統(tǒng)及隨掘隨采探測技術與裝備，應作為當前的五大重點研發(fā)方向之一。如果把智能化開采比擬為無人駕駛汽車，隨掘隨采探測技術與裝備就如同無人駕駛汽車上提前安裝的視頻記錄、雷達測距等智能傳感器和智能解釋軟件;精準地質信息系統(tǒng)就是提供給采煤機的一張高清“電子地質地圖”。

在智能開采工作面地質透明化方面，已經完成了煤礦智能化采煤工作面隨采地震探測技術與裝備的工業(yè)性試驗，實現(xiàn)了對回采工作面內部靜態(tài)地質異常體的高精度智能探測，開展了煤礦開采動力地質災害的微震、視電阻率動態(tài)監(jiān)測預警，初步實現(xiàn)了智能工作面三維地質透明化，以及透明工作面三維動態(tài)地質模型與“三機協(xié)同信息互饋”。在智能掘進工作面的地質透明化方面，我們依托國家科技重點研發(fā)計劃項目的支持，將定向鉆探與鉆孔物探技術融為一體，實現(xiàn)了煤礦井下掘進工作面前方“腔狀”二維空間地質透明化，正在開展基于煤礦井下掘進機震源的智能探測現(xiàn)場試驗。

未來的智慧礦山是煤礦智能化開采技術發(fā)展的最高形式，它將融合物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網、機器人化裝備等，形成自主感知、萬物互聯(lián)、自學習、自決策、自控制的高度智能系統(tǒng)。這一切，都建立在透明礦井的基礎之上，煤炭地質保障系統(tǒng)不僅要在精準探測技術上實現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新和跨越式發(fā)展，還要實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息、知識三層架構下的全息透明，并與物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術深度融合?；谖锫?lián)網、云計算、邊緣計算等技術，我們將大幅提升礦井地質信息監(jiān)測水平，以端邊云融合模式，構建透明礦井綜合感知指標體系，實現(xiàn)人-機-環(huán)的協(xié)同管理。