煤矿井下钻探远程支持技术及其应用前瞻

煤矿井下钻探远程支持技术及其应用前瞻

许璟方

中煤科工集团重庆研究院有限公司  重庆市  400039

摘要：深孔钻探技术是当前一种相对较为常见的野外勘查技术，可以借助专业的钻探设备从地表开始向下进行钻探，从而对深层岩层的实物信息进行获取，从而对地下信息进行验证，以此来为其余的工程类项目提供详实的地质信息支持。为提升钻探工艺技术信息化程度，进一步提高业务水平、服务效率和企业管理水平，提出以煤矿井下钻探技术为理论支撑，基于网络有线、无线传输等建构煤矿井下钻探技术远程支持服务体系，开发出基于该远程支持服务体系的煤矿井下钻探技术远程服务平台系统。

关键词：煤矿；井下；钻探；远程支持技术

引言

数字化建设的推进加速煤矿行业的转型升级，提高煤矿生产效率和质量，降低生产成本和环境污染。在数字化建设的推动下，通过网络技术和远程监控技术，煤矿生产的各个环节将逐步实现远程控制和管理，从而降低井下作业的风险和难度。在对数字信息化支撑技术与基础信息平台进行系统研究后，开发了远程技术支持与服务平台。

1煤矿井下定向钻探数字化平台的主要功能

（1）实时监测通过传感器、摄像头等设备，获取井下钻探各项参数，包括轨迹参数、工程参数和地质参数，以及井下环境温度、湿度和CO浓度等，确保钻探过程的安全高效；（2）远程控制通过网络技术和远程监控技术，实现对井下钻探设备的远程控制和对钻场工作人员的监督管理；（3）基于数字孪生的地质钻探智能服务平台架构、运行模式与平台实现进行研究，利用钻进过程不同时间段获取的时序监测数据驱动在虚拟空间中构建钻进过程数字孪生模型，实现信息空间中钻进全过程模拟。（4）历史数据查询对井下钻探过程中采集的数据进行存储和管理，以便后续的数据分析和挖掘，同时为煤矿生产过程中的质量管理提供依据。

2煤矿地质构造探查存在的问题

2.1技术人员专业能力有待增强

近几年来，随着互联网和信息技术飞速发展，矿山地质构造探查技术有了长足发展，许多先进的技术和施工装备为矿山地质勘查工作提供了有利条件。但就目前矿山地质勘测人员掌握的科技水平和施工设备来看，整体情况并不好。在煤矿地质构造探查工作的实践中，以往的探查方法占据主要地位且使用普遍。

2.2探查技术有待完善

应用煤矿地质构造探查技术涉及多个学科内容，矿山探查工作的好坏直接关系到矿工的人身安危，所以，在矿山探查中，要正确采用具有良好安全性和施工效果的探查工艺。然而，高科技意味着高投资，目前大部分探查企业的流动资金紧缺，而且在探查期内投资也不多，无法很好采用具有高科技含量的技术。对于探查企业而言，希望尽可能节约资金，减少在技术研究工作上的费用投入，所以目前在矿山地质构造探查技术方面，国内还存在许多不足。

3煤矿井下钻探远程支持技术及其应用前瞻

3.1基于“端对端”的钻探技术标准化培训平台

（1）实现客户信息的在线管理，服务响应及时，同时平台将维护保养信息设置预警值，通过到期推送保养信息，为客户管理设备、施工和故障维修提供技术支持；（2）创建标准化培训课程、多专业专家平台授课的方式，实现钻探工艺技术的在线培训，通过“线上+线下”多元服务手段，替代了以往培训班面授、现场服务的方式，大大降低了服务难度，节约了服务资源，提升了服务效果，实现了课程、考试、证书、信息等的一站式管理；（3）管理手段多样化，建立可视化现场服务，对现场施工、数据、人员等信息进行收集分析，实现现场服务的在线管理。

3.2基于浏览器/B/S架构的钻探技术/装备远程指导系统

（1）方案查询功能：平台首次利用物料码技术给不同设备型号建立产品二维码信息，当客户有技术指导需求或设备出现故障，客户可通过手持终端扫描产品二维码、语音识别、关键词查询等技术获取方案，系统根据客户需求，推送最优方案；客户获取方案后可对方案进行反馈，判断是否需要进一步处理。（2）智能故障诊断功能：通过设备仪器参数监测采集、数据传输、计算机分析3种技术手段，实现故障精确快速诊断。智能故障诊断技术以传感技术、数据传输技术和计算机应用技术基础。其关键技术环节主要有3点：①在钻机设备上设置参数监测测控传感装置，采集设备运行参数，作为判断设备故障的基础依据；②建立客户端与服务端之间的联系，形成井下-地面、地面-地面之间的数据传输协议，保证数据资料、处理方案上传；③利用数据统计方法及计算机分析技术建立专家经验系统。系统收集的信息通常无法直接判断问题发生根源、问题点定位以及问题严重性，必须对信息进行过滤筛选，利用专业信息数据库构建处理模式，处理出的信息在设置参数阀位后进行对比，当达到阈值后系统自动弹出告警窗口，推送报警提示。当设备发生故障时，专家系统就可以在远程完成故障分析与检测，主动推送提醒信息或维修建议。（3）专家在线指导功能：针对技术交流、技术调研及复杂事故处理等问题，钻探技术知识库、阀值报警不能有效解决时，客户可通过线上连线专家进行在线会诊、实时指导的方法获取处理方案。根据专业不同分为设备专家和仪器专家，通过专家在线指导，实现远程信息交流、远程技术调研及远程技术处理方案，及时解决较复杂问题。

3.3应用前瞻

平台依据煤矿核心需求进行设计，将客户信息管理模块集成管理，通过远程技术支持模块、远程故障维修模块、网络培训模块的横向协同，实现井下钻探技术支持的远程化管理，进而提升钻探技术服务能力，加快服务响应速度，提高服务效率和服务质量。平台建成的客户信息管理模块包括设备管理、施工管理、客户管理、售前、售后支持、培训支持等基本模块。预计平台运营后可同时满足300个客户同时在线培训，进一步丰富技术服务手段，提升客户产品使用体验感。平台运用大数据、人工智能、微服务架构等新兴技术，为客户提供“培训诊断+系统平台+内容体系+远程服务”的一体化智能服务整体解决方案，建立钻探远程服务云平台，让企业的各个环节及模式向数字化空间迁移，数据互联互通，为实现智能管理、智能决策、实训教学、知识服务提供支撑，助力数字化教育的转型升级。

结束语

在煤矿井下定向钻探数字化平台的研究中，探索了数字化技术和物联网技术在井下钻探中的应用，设计并构建了数字化平台，旨在提高井下钻探的效率和安全性。建立煤矿井下钻探远程技术支持与服务平台成为了智慧矿山建设和企业数字化建设重要的实现方式和发展方向。

参考文献

［1］王国法.煤矿智能化最新技术进展与问题探讨［J］.煤炭科学技术,2022,50(1):1-27.

［2］方良才.加快煤炭产业数字化转型为煤炭企业高质量发展提供新动能［J］.中国煤炭工业,2021(11):10-13.