给深藏不露的地质构造做精准“CT”

千米井下，富集的煤炭资源往往潜藏于迷宫般的地质构造——断层纵横、褶皱起伏、节理密集，成为威胁安全开采的巨大隐患。

然而，在中煤新集刘庄矿业公司150806采煤工作面，景象截然不同：采煤机轰鸣前行，沿着预定路径平稳而精准推进。曾经让采煤机寸步难行的地质障碍，如今已被一张清晰的“地下导航图”所化解。

赋予采煤机这份透视功能的，正是刘庄矿业公司国内首创并成功应用的双频电磁波透视地质构造动态探测技术，业界形象地称之为“矿井CT”。

煤矿地质勘探呼唤新方法

“地质异常体堪称悬在头顶的‘达摩克利斯之剑’。”刘庄矿业公司主管地测工作的副总工程师高田娃一语道破行业痛点。

复杂煤层中的断层、薄煤区等地质构造，不仅严重影响开采进度、煤质、效益，更是顶板失稳、煤壁片帮、裂隙涌水等重大安全事故的潜在导火索。

面对这些挑战，刘庄矿业公司迅速组建了一支融合高校科研智慧与前沿企业工程实践经验的技术尖兵。然而，对煤矿实施地质勘探，尤其是在超长综采工作面（长度超过280米）开展探测，困难重重。

据了解，电磁波在地下岩层传播时，各种岩、矿石对电磁波能量的吸收程度不同。当电磁波穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其他构造时，波能量被吸收或完全被屏蔽，形成所谓的透视异常。煤矿通过研究各种类型的透视异常，进行地质推断与解释，指导安全生产工作。

在刘庄矿业公司，传统的单频电磁波透视法存在短板。单一频率选择与单点场强测量模式，如同管中窥豹，一旦频率选择不当，难以精准定位和识别地质异常体的位置、范围和性质。更棘手的是，井下工作面密集的金属设备会产生强电磁干扰，从而导致探测信号严重失真，为后续煤炭开采埋下诸多安全隐患。

对地质构造精准透视

“看透地层，揭示未知。”这成了刘庄矿业公司地质勘探团队的坚定目标。专项技术攻关团队迅速成立，全力投入创新研发。

“技术融合是关键突破点。”该公司地测防治水科科长何海平强调，“在不断验证中，我们自主研发出双频电磁波透视地质构造动态探测技术。”

基于煤岩介质的独特电磁响应特性，专项技术攻关团队成功构建了覆盖“顶板—煤层—底板”的精细化三维地质模型，首次在行业内实现了对超长工作面地质构造的高分辨率“CT扫描”与诊断。这意味着地质构造的分布态势得到了前所未有的精准透视。

同时，专项技术攻关团队扎根现场，系统梳理海量钻探数据，深入解析煤层围岩电性特征，构建了覆盖各类地质异常的“电磁指纹”识别库。以此为基石，专项技术攻关团队筛选出适用于超长综采工作面的最优双频探测方案，并成功研发出核心装备——超长工作面双频电磁波透视地质构造动态探测技术智能处理系统。

“这就像给深部地质构造进行了一次精准的‘无创诊断’。”刘庄矿业公司主管工程师陶玉发表示。这套智能处理系统整合了数据采集、信号处理与成像分析全流程功能，借鉴了医学CT层析成像技术原理，成像精度可达米级。

另外，强大的后台数据处理引擎可对海量信号进行高速分析和可视化处理，快速生成清晰的实测场强分布图谱。断层位错、褶皱起伏、节理发育等深藏的“地质暗礁”，在高精度的“CT影像”下一览无余。这让刘庄矿业公司设计开采方案时有了坚实可靠的依据。

大幅减少无效进尺

煤层地质构造米级精度的透视技术价值已在刘庄矿业公司131103工作面、150804工作面等得到充分验证。

刘庄矿业公司主力工作面应用双频电磁波透视地质构造动态探测技术后，实现精准导航、避险增效，并指导综采队伍动态优化过构造方案，大幅减少了无效开采进尺，煤炭回收率较之前提升3%以上。

通过应用双频电磁波透视地质构造动态探测技术，刘庄矿业公司显著降低了原煤含矸率，提升了煤质精细化管控水平；有效规避了因探查不清导致的生产停顿、设备损坏以及重大安全风险，年均创造直接经济价值超1.2亿元，经济效益持续增加。

2024年，经中国煤炭工业协会专家组严格鉴定，刘庄矿业公司自主研发的双频电磁波透视地质构造动态探测技术整体达到国际领先水平。

“这项技术让深藏不露的断层、薄煤区等地质构造无所遁形，为综采工作面安全穿越复杂地质构造带提供了‘火眼金睛’。”陶玉发表示。

目前，该技术成果已在国内多个大型矿区推广应用，取得了显著的经济效益和社会效益。

作者：米君良版面编辑：王世雅

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来源：中国煤炭报

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