中煤科工开采研究院突破微震监测技术瓶颈 无人机集群赋能矿井安全智能化

一、技术革新：无人机集群重构微震信号采集范式

中煤科工开采研究院有限公司近期申请的 “无人机辅助下的微震信号采集方法、装置、设备和介质” 专利（公开号 CN 119781029 A），标志着我国矿山安全监测领域迎来重大技术突破。该技术通过构建无人机集群协同作业体系，实现了微震信号采集的动态靶向定位与三维立体覆盖，较传统方法在时效性、准确性和经济性方面实现质的飞跃。

核心技术路径：

智能区域识别：系统首先通过初始微震波检测器集合获取目标区域数据，利用机器学习算法识别信号强度异常的候选区域，例如水力压裂作业中顶板裂缝扩展带、巷道围岩应力集中区等。

无人机集群协同：基于候选区域的空间分布，动态规划无人机集群的飞行路径，实现多机协作覆盖。每架无人机搭载高精度微震传感器，可在复杂地形（如采空区、高陡边坡）快速部署，形成移动监测网络。

数据融合处理：采集的微震信号通过 5G 或卫星通信实时回传至地面服务器，结合三维地质模型进行多源数据融合，生成目标区域的高精度微震信号集。该技术可将信号采集效率提升 3-5 倍，定位精度达到亚米级。

二、行业痛点：传统监测技术的三大瓶颈

当前矿山微震监测主要依赖固定传感器网络，存在以下突出问题：

部署效率低：在复杂地质条件下，传感器需人工逐点安装，单次监测周期长达数周，无法满足实时预警需求。

覆盖盲区多：固定传感器受地形限制，难以覆盖深部采空区、断层破碎带等危险区域，导致信号采集存在 “信息孤岛”。

成本高昂：传统方法需建设专用基站和通信线路，单套系统初期投入超千万元，运维成本居高不下。

三、技术优势：无人机集群的四大突破

时效性提升：无人机可在 15 分钟内完成千米级区域的监测部署，实时回传数据，实现微震事件的秒级响应。

准确性增强：通过动态调整传感器位置，消除地形干扰，信号信噪比提升 40% 以上，有效降低误报率。

经济性优化：无需建设固定基站，单项目成本降低 60%，尤其适用于中小矿山和临时监测场景。

安全性升级：无人机替代人工进入高风险区域，避免人员伤亡，同时支持 24 小时不间断监测。

四、应用场景：从矿山到地质灾害的全域覆盖

该技术已在多个领域展现出广阔应用前景：

矿井动力灾害预警：在煤层顶板水力压裂作业中，无人机可实时追踪裂缝扩展路径，为灾害防治提供决策依据。

地下工程稳定性监测：针对隧道岩爆、硐室坍塌等风险，无人机集群可构建三维监测网络，实现隐患早期识别。

地质灾害防控：在滑坡、泥石流等场景，无人机通过高密度信号采集，辅助建立灾害演化模型，提升预警精度。

五、行业影响：智能化矿山建设的里程碑

该技术的突破对矿业安全和智能化发展具有深远意义：

推动标准升级：中煤科工此前研发的 “煤矿微震 - 矿震一体化检测技术” 已纳入国家标准，此次无人机技术将进一步完善行业规范。

加速产业转型：据行业分析，2025 年全球微震监测市场规模将突破 50 亿美元，无人机技术的应用将重构市场格局。

引领国际竞争：该技术打破了加拿大 ESG、美国 MicroSeismic 等企业的垄断，推动我国矿山安全装备走向全球。

六、未来展望：无人机 + AI 的深度融合

中煤科工开采研究院表示，下一步将重点推进以下研发方向：

AI 驱动的自主决策：通过深度学习算法，实现无人机集群的智能路径规划与信号分析，减少人工干预。

多模态数据融合：整合无人机影像、激光雷达与微震信号，构建矿山三维动态模型，提升灾害预测能力。

国产化装备升级：研发防爆型无人机与低功耗传感器，适应井下复杂环境，降低对进口设备的依赖。

结语：中煤科工开采研究院的无人机辅助微震信号采集技术，不仅是矿山安全监测的一次技术革命，更是我国矿业智能化转型的重要标志。随着该技术的产业化推广，我国矿山安全水平将迈入全球领先行列，为深地资源开发和防灾减灾提供强有力的科技支撑。