煤矿透明地质模型动态重构的关键技术与路径思考

围绕煤炭“双碳”发展战略及智能精准开采需求,构建与智能化煤矿建设相匹配的透明地质保障体系,首要任务是提高地质条件透明化理论方法和技术水平。地质条件的精准判识对煤炭资源安全高效开发尤为关键,但由于地质条件多样、特殊、复杂,现阶段地质透明化及动态过程研究程度仍然不够充分。钻、掘、采、落是煤炭安全精准开发及矿井建设中的4个基本步骤,其对应的透明化条件场景涵盖钻孔、巷道、采煤工作面、采空区及废弃矿井等诸多内容。因此,随钻、随掘、随采、随落(后称“四随”)系列物探一体化透明信息的收集与表征至关重要。提出“四随”地质信息重构概念,基于不同的点、线、面、体信息的汇集与整合,逐步形成透明工作面、透明采区、透明煤矿动态的地质模型体系。具体而言,结合井下施工的钻孔所探查和揭露信息,形成孔周边特别是“随钻”过程中的惯性导航、煤岩识别、虚拟地质模型重构等技术突破;利用掘进机械在巷道工作面施工进程中超前探测与岩性分析,“随掘”获得对前方及周边一定范围内地质条件的物性成像和异常判断;根据割煤机及巷道空间布设探测与识别探头,对煤层、顶底板空间岩层进行“随采”过程的精准识别与异常判定,提高对割煤区煤厚及地质灾害体的预报精度;依托布设在采空区的浓度、渗流、湿度、温度、应力、应变等传感器,“随落”过程对采后各类环境及灾害条件进行数据监测与跟踪,提高对异常体和剩余资源的判识能力。基于“四随”动态高精度探查技术,进一步研发地层、构造、采场、资源等多源地质地球物理场数据信息融合技术,通过“四随”探测数据实时获取与融合处理,提高地质信息实时感知与交互能力,辅以虚拟可视、成像等技术,实时修正静态地质模型,完成动态地质模型重构,逐步实现煤矿地质条件的全透明化。通过构建煤矿生产全生命周期智能化信息平台,实现云端信息综合诊断和预警互助,为智能化煤矿建设及资源化评价利用提供可靠的技术支撑。