在井下深处,地质构造的复杂远超出我们的想象,地质勘探技术显得尤为关键。
研究总院地质物探研究所采用的勘探技术和地震槽波仪,能精准排查煤层里的煤厚变化、断层、陷落柱等地质隐患。地震槽波仪的工作原理是把检波器和炮点安置在同一煤层两条巷道煤壁上钻孔中,通过感应电子雷管放炮器的激发电流,从而接收到槽波并生成数据用于“画像”,相当于给井下地层“拍CT”。
2022年,行业迎来大变革,国内开始全面推广新型电子数码雷管。这原本应是传递信号的“新信使”,却成了勘探技术的“拦路虎”——它激发时释放的电流太弱,让依赖强电流信号触发的地震槽波仪无法正常工作。一时间,集团公司多个矿井的地质勘探陷入“失明”困境。
工作的难点就是创新的起点。设备停摆、问题棘手,地质物探研究所没有坐以待毙。据该所所长姚小帅回忆:“当时反复调试,很快就锁定了问题,马上组织人员解决同步触发的难题。”根据地震槽波仪运行原理,该所设想在新雷管激发电流和接收槽波设备之间增加一个触发装置,并立刻着手研发。
想要实现同步触发,研究难度极大。实验室里,研发团队找来十几种传感器挨个测试,尝试十字导线交叉法、传感器触发法等方案,前前后后试验了数十种改造办法,反复调整传感器位置、更换新的传感器……历经数月,触发装置在研发人员的努力下有了雏形。
真正的考验在井下。当科研人员金明方第一次带着自制的触发装置下井,潮湿的空气、复杂的环境导致传感器信号漂移、触发延迟等问题接连暴露,前三次试验均以失败告终。“第三次升井时,装置外壳还带着潮气,我们的工服也被汗水浸透。”金明方说,失败反而激发了大家的斗志,大家从信号采集原理入手从头开始。
又是几个月的日夜攻关,研发团队不断改进装置电路设计,充分考虑井下复杂环境,加强抗震、防水性能,终于在2024年10月推出了全新的触发装置。
这个新装置采用全密封设计,就像给设备穿上了防水盔甲,能在潮湿环境里稳定运行,内部元件用了新型灌封工艺,抗震能力大大提升。最令人振奋的是,新装置还创造性实现了电压和短路“双模式触发”,既能适配新型数码雷管,也能兼容传统触发方式。
“就像给地震槽波仪配了个自适应‘按钮’,怎么都能实现同步触发,再也不用担心设备‘失明’了。”姚小帅说。
据了解,该装置运用以来,已在集团公司内部完成15对矿井总计17640米的地震槽波勘探,还成功“走出家门”,在郑煤集团芦沟煤矿和赵家寨煤矿出色完成勘探任务。
“我们聚焦企业安全生产实际需求,着力解决影响安全、效益的‘卡脖子’难题,用自主创新助力集团公司高质量发展。”5月9日,研究总院负责人接受采访时说道。
如今,该触发装置的国家专利申请已进入实质审查阶段,其模块化设计理念为地震勘探设备实现国产化开辟了新方向。这项从实际需求中诞生的创新成果,正成为保障企业安全生产、推动关键技术自主可控的生动注脚。(张万鹏)