煤炭科学技术

作者：范涛, 刘再斌, 程建远, 李卫, 郝跃, 代振华, 段啸风, 刘文明, 李贵红, 高耀全,

关键词：钻孔物探, 掘进地质导航, 多源地质数据融合解释, 导航路线规划算法, 数字孪生,

煤矿巷道快速掘进是保障煤炭安全高效开采的关键环节，针对煤矿智能化掘进中面临地质信息获取精度不足与导航决策依赖经验的双重挑战，提出基于综合钻孔物探的透明掘进地质导航系统构建方法。采用钻孔物探协同超前探测技术、多源地质数据融合解释和导航路线规划算法相融合的方式，构建了“探−导−掘”一体化架构。首先，建立了钻孔−物探数据链协同机制，创新集成了孔中瞬变电磁立体探测、孔中地质雷达精细成像及随钻自然伽马岩性识别技术，利用定向长钻孔实现了对巷道前方1000 m超前距离、径向30 m范围内隐伏含水体、断层构造及煤层顶底板起伏的单孔多参数同步精细化探测。其次，提出了基于贝叶斯框架的多参数联合反演模型与时空协同克里金-STL数据融合算法，有效解决了多源异构数据在统一时空基准下的深度融合问题。最后，构建了结构约束−物性填充的掘进工作面高精度动态三维地质模型，设计了基于改进A*算法的地质适应性导航策略，该策略将地质模型中的水害、构造等风险区域量化为路径搜索的代价函数，结合数字孪生系统的互馈更新机制，实现了掘进路径的自主规划与实时纠偏。经工程实践验证，在某矿24104工作面成功识别隐伏采空积水异常区1处，巷道掘进周期由107 d减少至67 d，效率提高了约37%。该系统突破了传统“探−掘”分离模式，为煤矿巷道快速掘进的长距离超前探测和高精度地质导航提供了地质数据保障。

来源：2026年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2026年第2期