文章详细-对话┃中国煤科重庆研究院煤矿井下智能钻探技术创新团队

　　为持续推进智能矿山建设和技术创新，发挥创新链与产业链间的桥梁和纽带作用，《智能矿山》杂志策划了“智能矿山零距离”品牌活动。

　　第8期“智能矿山零距离”走进中煤科工集团重庆研究院卓越团队——煤矿井下智能钻探技术创新团队，特邀中煤科工集团重庆研究院王清峰研究员介绍团队在智能化钻探领域的最新技术成果及应用实践。

　　为方便广大同仁更好地学习借鉴、交流合作，编辑部整理了第8期“智能矿山零距离”对话视频集锦。

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　　团队简介

　　中国煤炭科工集团煤矿井下智能钻探技术创新团队（以下简称团队），隶属于中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称重庆研究院）。团队通过承担智能钻进领域的重大专项、重点研发计划等重大项目凝聚而成，重点攻克煤矿井下智能钻进装备研发、智能钻进技术及钻探工艺开发等难题，是中国煤炭科工集团在煤矿安全领域前沿技术的代表，肩负着引领智能钻探行业发展的重任。

　　团队负责人辛德忠，任中国煤炭科工集团首席科学家，第四届煤炭工业技术委员会委员，煤矿机械与维修制造专家委员会委员；核心成员王清峰任中国煤炭科工集团首席科学家、中国煤炭学会钻探工程委员会委员。团队成员学科布局合理，硕士及以上学历占比90%；近5年发表学术论文60余篇，其中SCI/Ei检索12篇；授权发明专利128项，获中国专利优秀奖1项，省部级及全国行业协会一等奖4 项、二等奖 13 项。2017 年获重庆市科委批准成立“重庆市矿山智能钻探工程技术研究中心”；2020年入选重庆英才创新创业示范团队，2022年入选中国煤炭科工集团科技创新团队，获“2022年度全国煤矿智能化卓越团队”荣誉称号。

　　卓越团队|中国煤科重庆研究院煤矿井下智能钻探技术创新团队——煤矿安全开采的“守护者”

　　特邀嘉宾王清峰

　　王清峰，研究员，博士生导师，中国煤炭科工集团二级首席科学家，现任煤科工集团重庆研究院有限公司钻探分院副院长，兼任重庆市矿山智能钻探技术工程研究中心主任、煤炭工业技术委员会煤矿智能化与新技术专家委员会委员、中国煤炭学会钻探工程委员会委员、煤矿安全标委会瓦斯防治技术及设备分会委员，入选重庆市科技创新领军人才，获重庆市“最美科技工作者”荣誉称号。长期从事煤矿灾害防治钻探技术及装备的研究工作，主持国家科技重大专项、国家重点研发计划及省部级等项目10余项。成果受邀参加“十三五”国家科技创新成就展，入选重庆市首台（套）重大技术装备，入选国家级制造业单项冠军。以第1起草人制定5项国家和行业标准，获中国专利优秀奖1项、省部级科技奖22项，取得授权发明专利126项。

　　主持人

　　重庆研究院研发的自动钻机、自动定向钻机在攻克自主导航、自适应钻进、复合地层轨迹控制等难题上取得突破性进展，面对煤矿智能化建设提速与行业多样性需求，在技术迭代与服务体系建设方面有哪些战略布局

　　王清峰

　　在煤矿井下智能钻探技术方面的服务体系建设主要包括4个方面的内容。

　　（1）以市场为导向：深度对接国家能源安全战略和矿山智能化建设需求，针对碎软煤层、高瓦斯矿井、冲击地压矿井等复杂条件，定制化开发自动钻机及自动定向钻机，以满足不同矿井需求。

　　（2）健全售后服务：构建覆盖全国产煤大省的全生命周期服务体系，在淮南、淮北、河南、山西、新疆设立技术服务中心，配备快速响应仓储和人员分配系统，实现24 h应急响应。

　　（3）信息化建设：通过PLM系统实现产品谱系管理，搭建自动钻机数字孪生远程交互系统（图1），建成国内首条钻杆连续流生产线和智慧工厂（图2），打通研发和生产信息传输通道。

　　图1 自动钻机数字孪生远程交互系统

　　图2 钻杆连续流生产线

　　（4）远程运维：基于5G专网构建的工业互联网平台集成钻机设备运行数据，在矿区Web端智能化作业线地面监控系统（图3），在本地搭建矿山智能钻机数字中心管理系统（图4），提升设备的可靠性和服务效率。

　　图3 Web端智能化作业线地面监控系统

　　图4 矿山智能钻机数字中心管理系统

　　主持人

　　随着《煤矿安全规程》新规的实施和透明矿山建设推进，钻探工程已从单一施工手段演变为灾害防控的核心技术载体，在煤矿安全生产中，智能钻探技术起到了什么关键作用

　　王清峰

　　煤矿瓦斯、粉尘、火灾、水灾、顶板灾害5大灾害的精准防控，本质上是地质信息精准获取与工程干预能力的问题。

　　钻探技术作为煤矿井下最直接的地质探测与工程治理手段，其核心作用体现为灾害探测与评估、灾害治理工程实施、智能化防控体系构建。然而，钻探技术的实际效能，最终取决于钻探装备的技术水平，没有先进的装备支撑，再好的技术理论也难以落地。装备决定技术可行性、工程效率、灾害防控的智能化水平，因此，智能钻探技术与高端钻探装备的协同发展，是煤矿安全高效生产的必然选择，也是未来智慧矿山建设的核心支撑。

　　主持人

　　近年来，煤矿智能化建设加速推进，复杂地质条件下的精准钻探始终是行业技术攻坚重点。作为智能钻探技术专家，请您系统阐释该技术如何突破传统工艺瓶颈，实现复杂地层条件下的精准钻进与过程稳定控制

　　王清峰

　　在复杂地质条件下，智能钻探技术通过系统性整合关键硬件的可靠性、动态感知能力和自适应控制算法3大核心模块，构建起多维度的技术保障体系。该体系从硬件可靠性、探测可靠性、工艺先进性3个方面，实现对钻探精度与稳定性的闭环控制。

　　主持人

　　当前煤矿行业正加速推进智能化转型，智能钻探设备在井下作业中的应用日益广泛。作为行业标杆，请您谈谈智能钻机是如何通过技术创新，实现煤矿企业降本增效的目标

　　王清峰

　　智能钻机的技术突破主要体现在3方面的核心维度，技术创新共同构成了智能钻机提升煤矿经济效益的技术支撑体系。

　　（1）自动化控制方面：研发的多机械手协同控制系统实现了钻杆自动装卸、钻进参数智能调节等关键功能。研发了井下智能集控站(图5），在集控站中可对多个钻场内钻探设备进行监控（图6），自动钻机集中控制技术将传统钻机单台配置3人操作优化为4人协同作业操作3台设备，实现1人集控多人巡检模式（图7）。

　　图5 井下智能集控站

　　图6 集控站内监控系统图

　　图7 操作人员手持移动终端进行现场巡检

　　（2）物联网技术构建集中管控平台：可同时对多台钻机进行远程监控与智能调度，提升人均施工效率。

　　（3）智能钻进系统：根据岩层特性自动优化钻进参数，降低能耗，并提升成孔质量和施工安全性。

　　主持人

　　近年来，智能钻探技术在矿山领域的逐步深入应用，但不同矿山作业环境和地质条件差异显著，对智能钻探设备提出了哪些差异化要求，尤其在煤矿的高危场景中，哪些技术需要特别关注

　　王清峰

　　智能钻探设备在不同类型矿山中的应用差异主要体现在地质条件、作业需求、安全规范和技术适配性等方面。

　　（1）金属矿山：需适配高硬岩层，依赖高功率钻机。

　　（2）煤矿：强调防爆设计、瓦斯监测和粉尘控制，确保井下安全。

　　（3）非金属矿山：需应对矿体物性多变，侧重模块化钻头和防腐技术。

　　（4）油气矿：聚焦高温高压环境下的耐高温元件、随钻测量及井控安全。

　　主持人

　　请您谈谈在复杂地质条件下成功应用钻探技术的实际案例，以及克服的关键难题。

　　王清峰：

　　智能钻探技术及装备在用户现场常态化应用，积累了应对各种复杂地质条件的丰富经验。例如：

　　在山东唐口煤业有限公司施工高位瓦斯抽采孔时，开孔段就遇到破碎带，采用套管与钻杆一体化钻进工艺成功进行了加固；

　　在中煤新集刘庄矿业有限公司水敏性的遇水膨胀岩层，打钻时极易憋钻卡钻，采用专用钻井液加固孔壁，最终实现了高质量的成孔（图8）；

　　图8 泥岩层钻孔液护壁钻进工艺技术

　　在硬岩地层施工，特别是遇到f值≥10的超硬岩，采用大功率液动潜孔锤配合冲击钻进工艺，加上高转矩钻机才能有效钻进（图9）；

　　图9 超硬岩快速钻进工艺技术

　　在碎软煤层施工，容易塌孔、卡钻，采用氮气定向钻进工艺，可有效提高成孔性（图10）；

　　图10 碎软煤层氮气定向钻进工艺技术

　　在破碎地层施工，采用定点注浆加固工艺，可有效提高破碎地层承压，提高成孔率及成孔深度（图11）。

　　图11 破碎地层定点注浆加固工艺技术

　　编辑丨李莎

　　审核丨赵瑞

　　煤炭科学研究总院期刊出版公司拥有科技期刊21种。其中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录8种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种，是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地，也是行业最大最权威的期刊集群。

　　期刊简介

　　《智能矿山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中国煤炭科工集团有限公司主管、煤炭科学研究总院有限公司主办的聚焦矿山智能化领域产学研用新进展的综合性技术刊物。

　　主编：王国法院士

　　刊载栏目：企业/团队/人物专访政策解读视角·观点智能示范矿井对话革新·改造学术园地、专题报道等。

　　投稿网址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

　　征稿函详见链接：征稿┃《智能矿山》面向广大读者征稿，欢迎投稿

　　期刊成果：创刊5年来，策划出版了“中国煤科煤矿智能化成果”“陕煤集团智能化建设成果”“聚焦煤炭工业‘十四五’高质量发展”等特刊/专题30多期。主办“煤矿智能化重大进展发布会”“煤炭清洁高效利用先进成果发布会”“《智能矿山》理事、特约编辑年会暨智能化建设论坛”“智能矿山零距离”“矿山智能化建设运维与技术创新高新研修班”等活动20余次。组建了理事会、特约编辑团队、卓越人物等千余人产学研用高端协同办刊团队，打造了“刊-网-号-群-库”全覆盖的1+N全媒体传播平台，全方位发布矿山智能化领域新技术、新产品、新经验。

　　具体详见链接：《智能矿山》创刊5周年回顾

　　联系人：李编辑 010-87986441

　　邮发代号：82-476

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