秦子晗，李偉東，馮美華，汪義龍，胡 兵

(1.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013；2.天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京 100013； 3.華能煤炭技術(shù)研究有限公司，北京 100070)

0 前 言

近年來，隨著我國煤礦開采深度和開采強度的增加，沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生也日趨頻繁，由于沖擊地壓的復(fù)雜性和破壞性，當(dāng)前已成為嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)的典型動力災(zāi)害之一。根據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局調(diào)研數(shù)據(jù)，我國當(dāng)前沖擊地壓礦井?dāng)?shù)量達到177座[1]。2018年10月20日，山東龍鄆煤業(yè)發(fā)生沖擊地壓導(dǎo)致井下21人遇難；2019年6月和8月，吉林龍家堡煤礦和河北唐山礦先后發(fā)生沖擊地壓事故，共造成16人遇難；2020年年初，山東新巨龍礦井發(fā)生沖擊地壓事故，造成4人死亡；我國沖擊地壓災(zāi)害的防治形勢仍較為嚴(yán)峻。

隨著信息技術(shù)、人工智能及5G技術(shù)的發(fā)展，中國煤礦正在向智能化開采方向發(fā)展，智能化開采裝備技術(shù)[2-5]、地質(zhì)透明技術(shù)[6-7]、開采系統(tǒng)決策控制[8-11]等智能化采煤理論、技術(shù)和裝備，在神東、陜煤、兗礦等礦區(qū)進行了技術(shù)應(yīng)用，并取得顯著效果。而在沖擊地壓防治方面仍多延用傳統(tǒng)技術(shù)且缺乏創(chuàng)新突破，尤其是在智能防沖方面，缺少相應(yīng)的理念和技術(shù)，使得防沖卸壓人員始終無法脫離沖擊危險區(qū)域，一旦發(fā)生事故，必然造成人員傷亡。因此，實現(xiàn)沖擊地壓防治工作智能化已迫在眉睫。通過地理信息技術(shù)、云計算、人工智能等技術(shù)建立智能化防沖系統(tǒng)，既要保證沖擊地壓防治的高效性，又要避免防沖人員暴露于危險區(qū)域，同時還提高防沖管理效率，真正杜絕或降低沖擊地壓災(zāi)害帶來的威脅。

筆者總結(jié)了我國當(dāng)前已應(yīng)用的智能化防沖技術(shù)，并對當(dāng)前存在的問題進行了分析，基于沖擊地壓防治理念及當(dāng)前信息技術(shù)的分析提出了智能化防沖系統(tǒng)基本架構(gòu)，并提出了相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)的研究方向，以期達到?jīng)_擊地壓精準(zhǔn)高效防控的目標(biāo)，為國內(nèi)外沖擊地壓防沖智能化發(fā)展提供借鑒。

1 智能化防沖技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題

1.1 我國沖擊地壓礦井主要特點

我國沖擊地壓礦井條件多種多樣，經(jīng)梳理分析，礦井具備以下主要特點：

1)開采深度大。開采深度是造成沖擊地壓發(fā)生的主要因素之一，目前我國開采深度超過800 m的礦井多屬于沖擊地壓礦井，主要分布于山東、河南等地。

2)開采強度大。高強度開采導(dǎo)致圍巖彈性能量的迅速集中，增加了沖擊危險。該類礦井以內(nèi)蒙鄂爾多斯深部礦區(qū)和陜西彬長礦區(qū)的多座現(xiàn)代化礦井為代表。

3)煤層賦存條件復(fù)雜。該類沖擊地壓礦井的典型特征以煤層上方賦存堅硬厚層頂板或井田內(nèi)存在大型地質(zhì)構(gòu)造為主，其中淺部沖擊地壓礦井多受上述因素影響。

4)開采布局問題。該類礦井多因設(shè)計階段未考慮沖擊地壓或開采歷史遺留問題，造成在開采布局上出現(xiàn)煤柱不合理、孤島開采、采掘相互擾動等情況而引起應(yīng)力集中。

1.2 智能化防沖研究現(xiàn)狀

我國在沖擊地壓防治方面，無論從理論、技術(shù)還是裝備均取得了一定成果。在沖擊地壓防治的智能化發(fā)展中，也在監(jiān)測預(yù)警和防治方法上進行了探索。

1)沖擊地壓的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)現(xiàn)狀。目前，沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警已從單一手段向多參量綜合監(jiān)測預(yù)警發(fā)展。根據(jù)沖擊地壓應(yīng)力場-裂隙場-震動場建立的分源監(jiān)測方法已成為當(dāng)前主流監(jiān)測手段，建立了以微震、地音、采動應(yīng)力為主的監(jiān)測技術(shù)體系。采用微震監(jiān)測與反演技術(shù)，開發(fā)了主、被動CT探測技術(shù)及裝備，并開始了試驗應(yīng)用[12]。以監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過確定預(yù)警指標(biāo)、歸一化處理、確定指標(biāo)權(quán)重、綜合計算，建立了預(yù)警模型，并開發(fā)了綜合監(jiān)測預(yù)警平臺[13-14]。監(jiān)測預(yù)警平臺的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 綜合監(jiān)測預(yù)警平臺主要結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of integrated monitoring and early warning platform

2)沖擊地壓卸壓技術(shù)發(fā)展。當(dāng)前在傳統(tǒng)的卸壓方法上，卸壓技術(shù)已有所改進，先后出現(xiàn)了井下頂板長鉆孔順層壓裂[15]、鉆-切-壓一體化水力壓裂[16]、水力掏槽擴孔[17]等煤層卸壓方法，借鑒于石油行業(yè)的地面水力壓裂技術(shù)[18]也開始進行了試驗研究。上述技術(shù)的出現(xiàn)，為卸壓方法智能化發(fā)展提供了良好的思路，但進展仍相對緩慢。目前主要以鉆機智能化改進為主要發(fā)展方向，目前通過集成操作平臺，已能夠?qū)崿F(xiàn)鉆機的遠(yuǎn)程化操作[19]，并取得一定的效果。

3)沖擊地壓智能管理系統(tǒng)。在防沖管理方面，以人管人的模式正在向智能化管理轉(zhuǎn)變。有礦井采用了以視頻雙目計數(shù)原理，設(shè)計的防沖限員網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)[20]，已初步實現(xiàn)了對危險區(qū)域的禁限員管理。

1.3 存在問題

1)評價結(jié)果客觀性不足。綜合指數(shù)法是當(dāng)前進行沖擊危險性評價的主要方法，其簡單、易操作的特性使其成為應(yīng)用最為廣泛的評價方法。但該方法的應(yīng)用缺乏專業(yè)性規(guī)范指導(dǎo)，不同的評價對象在不同采掘時期應(yīng)用同一套評價指標(biāo)和量值標(biāo)準(zhǔn)，部分指標(biāo)存在指標(biāo)值選取不明確、各指標(biāo)無權(quán)重區(qū)分等問題，進而影響對沖擊危險的準(zhǔn)確判斷。因此，沖擊危險性評價方法還有待進一步完善。

2)監(jiān)測預(yù)警結(jié)果指導(dǎo)作用有限。當(dāng)前監(jiān)測預(yù)警方法中對微震監(jiān)測的預(yù)警指標(biāo)研究較多，其他監(jiān)測手段的深入研究相對較少。綜合預(yù)警多是利用權(quán)重分配對各監(jiān)測系統(tǒng)分析結(jié)果的簡單整合，且預(yù)警結(jié)果的準(zhǔn)確性有待提高。對于不同監(jiān)測系統(tǒng)之間遞進關(guān)系和數(shù)據(jù)深層次關(guān)聯(lián)仍缺乏充分考慮，所得預(yù)警結(jié)果對實際生產(chǎn)的指導(dǎo)也較為有限。

3)卸壓技術(shù)自動化、智能化進程緩慢。沖擊地壓卸壓技術(shù)中煤層爆破、頂板預(yù)裂等方法在自動化、智能化實現(xiàn)方面還有很大的挑戰(zhàn)。目前在鉆孔施工裝備上的遠(yuǎn)程化及自動化已經(jīng)取得了一定進展，但在智能化方面仍任重道遠(yuǎn)。

4)巷道人工修護直面沖擊地壓威脅。沖擊地壓礦井面臨的另一問題就是巷道變形嚴(yán)重，尤其是在應(yīng)用大型設(shè)備的智能化工作面，直接限制了其高效能的發(fā)揮。巷道變形嚴(yán)重帶來頻繁修護，修護則需要大量人員進入巷道變形嚴(yán)重區(qū)域進行現(xiàn)場作業(yè)。2019年的龍家堡礦6·9事故便發(fā)生在巷道修護期間，造成多人死亡，因此實現(xiàn)巷道修護作業(yè)的無人化、智能化是杜絕沖擊地壓傷亡事故的重要途徑。

2 智能化防沖系統(tǒng)架構(gòu)及內(nèi)涵

隨著智能化開采模式的提出，智能化防沖技術(shù)作為智慧礦山的重要安全保障措施，已成為沖擊地壓防治技術(shù)的發(fā)展趨勢。根據(jù)前述沖擊地壓防治過程中存在的問題，筆者及所在的課題組基于近年來對沖擊地壓防治技術(shù)和智能化礦山建設(shè)的經(jīng)驗積累，提出了基于“信息感知系統(tǒng)→礦井?dāng)?shù)據(jù)采集處理平臺→沖擊地壓智能管控系統(tǒng)(沖擊風(fēng)險管控系統(tǒng)→沖擊危險實時預(yù)警系統(tǒng)→防沖設(shè)備智能聯(lián)動系統(tǒng)→沖擊危險區(qū)域智能管理系統(tǒng))”的智能化沖擊地壓防治系統(tǒng)主體架構(gòu)，如圖2所示。信息感知系統(tǒng)獲取礦井全方位信息，將其傳送至礦井?dāng)?shù)據(jù)采集處理平臺，該平臺利用上述數(shù)據(jù)，一方面進行礦井三維可視化建模，另一方面將數(shù)據(jù)進行整理分析，傳送給沖擊地壓綜合管控系統(tǒng)進行應(yīng)用并執(zhí)行。

圖2 沖擊地壓礦井智能化防沖系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Structure of intelligent anti scour system

信息感知系統(tǒng)是對井下采掘區(qū)域的全方位感知。沖擊地壓是一種影響因素眾多、發(fā)生機理復(fù)雜的動力災(zāi)害，其發(fā)生往往是由多種因素疊加作用后誘發(fā)。因此，感知系統(tǒng)就是獲取井下多方面信息，為沖擊地壓智能管控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。所感知信息包括煤礦井下靜態(tài)數(shù)據(jù)信息和動態(tài)變化信息，其中靜態(tài)信息包括煤巖層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、開采環(huán)境、巷道位置等數(shù)據(jù)，動態(tài)變化信息則首先包括采掘活動造成的采場空間位置變化信息，其次包括沖擊地壓、礦壓等在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時包括危險區(qū)域作業(yè)人員數(shù)量及分布、采掘設(shè)備運行狀態(tài)、智能卸壓設(shè)備運行狀態(tài)及位置等。

礦井?dāng)?shù)據(jù)采集處理平臺，主要實現(xiàn)3個功能：①通過底層礦井感知系統(tǒng)將數(shù)據(jù)匯總，并建立沖擊地壓防控的共享信息數(shù)據(jù)庫，為沖擊地壓管控系統(tǒng)的決策和執(zhí)行提供數(shù)據(jù)支撐；②利用所獲取信息，構(gòu)建礦井三維可視化模型，并能夠隨采掘活動進行自動更新，為沖擊地壓管控系統(tǒng)提供圖形展示和互聯(lián)互通的基礎(chǔ)；③構(gòu)建沖擊地壓防控知識庫，儲備國內(nèi)外沖擊地壓礦井條件、沖擊案例及解決方案，為沖擊地壓管控系統(tǒng)的智能決策提供學(xué)習(xí)樣本。

沖擊地壓綜合管控系統(tǒng)是智能化防沖系統(tǒng)的核心，它包括沖擊地壓風(fēng)險管控、智能監(jiān)測預(yù)警、防沖設(shè)備智能聯(lián)動、危險區(qū)域智能管理4個子系統(tǒng)，涵蓋沖擊地壓防治過程中的評價設(shè)計、監(jiān)測預(yù)警、卸壓解危、防沖管理4個主要環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)采集處理平臺傳遞的有效信息，對沖擊地壓危險性進行智能評價，并借助知識庫對防沖方案進行智能決策。同時在監(jiān)測數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，融合生產(chǎn)信息和地質(zhì)信息，借助歷史數(shù)據(jù)進行自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對危險狀態(tài)的智能預(yù)警。當(dāng)預(yù)警發(fā)出后，控制井下設(shè)備聯(lián)動對危險區(qū)域進行自動解危卸壓，同時實現(xiàn)危險區(qū)域內(nèi)采掘設(shè)備的智能停機或降速，并對危險區(qū)域內(nèi)人員根據(jù)預(yù)警級別進行智能化的禁、限員管理。

3 沖擊地壓智能管控系統(tǒng)建設(shè)

沖擊地壓智能管控系統(tǒng)將從評價、設(shè)計、監(jiān)測、防治、管理等多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)沖擊地壓防治全過程的智能化管控，其主要內(nèi)容包括以下4個子系統(tǒng)的建設(shè)。

3.1 沖擊地壓風(fēng)險管控系統(tǒng)

該子系統(tǒng)以礦井信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，依托礦井三維建模，具備綜合指數(shù)法、多因素耦合分析法和其他評價方法等多種評價程序，同時能夠結(jié)合知識庫中具有相似條件的其他礦井信息，進行沖擊危險性工程類比分析。該系統(tǒng)能夠自動識別地質(zhì)、開采信息中的沖擊地壓影響因素，分析其影響范圍和影響程度，并將危險區(qū)域在工作面三維模型中以顏色或圖例的形式顯示。該系統(tǒng)同時能夠隨著工作面開采環(huán)境或地質(zhì)條件等動態(tài)數(shù)據(jù)的變化，自主更新工作面的沖擊危險區(qū)域范圍和危險程度。該系統(tǒng)在沖擊危險性評價基礎(chǔ)上實現(xiàn)防治方案的智能決策，主要通過知識庫中大量沖擊地壓礦井的地質(zhì)開采條件、監(jiān)測預(yù)警方案、防治措施、沖擊案例等信息進行數(shù)據(jù)挖掘和自適應(yīng)學(xué)習(xí)，具備專家決策功能。根據(jù)礦井當(dāng)前條件下并結(jié)合評價結(jié)果進行智能分析，提出適合本礦井沖擊地壓防治的最優(yōu)方案。該系統(tǒng)組成示意圖如圖3所示。

圖3 沖擊地壓風(fēng)險管控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)Fig.3 Main structure of rock burst risk control system

3.2 沖擊危險智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警技術(shù)是目前防沖智能化發(fā)展最快的領(lǐng)域，其功能實現(xiàn)主要借助于沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)進行沖擊危險判斷。要真正實現(xiàn)智能化的準(zhǔn)確預(yù)警，除接入沖擊地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)外，還應(yīng)同時接入工作面三維模型和生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，將工作面位置、開采情況、地質(zhì)環(huán)境等動態(tài)數(shù)據(jù)與沖擊地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時融合分析，在人工智能技術(shù)輔助下，利用數(shù)理統(tǒng)計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法進行回歸反演，確定沖擊地壓預(yù)警指標(biāo)及臨界值。該子系統(tǒng)將在監(jiān)測終端處按時間序列進行數(shù)據(jù)融合，并以此為基礎(chǔ)進行各系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。實現(xiàn)綜合預(yù)警主要通過以下模式：① 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，通過前期大量樣本和相關(guān)案例的學(xué)習(xí)，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過監(jiān)測值的輸入，輸出預(yù)警結(jié)果。② 利用模糊綜合評判方法，通過層次分析、主成分分析、熵權(quán)等方法確定各預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重，并將各指標(biāo)進行歸一化處理，通過指標(biāo)的量化值與權(quán)重進行加權(quán)計算，得到最終預(yù)警結(jié)果。本系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能，根據(jù)預(yù)警后現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，能夠調(diào)節(jié)指標(biāo)或優(yōu)化權(quán)重，使預(yù)警結(jié)果更能準(zhǔn)確的反映現(xiàn)場實際情況。

3.3 沖擊地壓防控設(shè)備智能聯(lián)動系統(tǒng)

針對前述預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警后，該子系統(tǒng)將與現(xiàn)場卸壓裝備進行聯(lián)動，針對沖擊危險區(qū)域，及時開展卸壓解危工作。由于需要在危險區(qū)域作業(yè)，因此應(yīng)當(dāng)以自動化、智能化的遠(yuǎn)程卸壓為主。卸壓方式為采用智能鉆機，具備自主施工、自動安裝拆卸鉆桿和自主移動等功能，并具有設(shè)備定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)運行過程如下：根據(jù)預(yù)警模塊傳遞的預(yù)警信息和專家系統(tǒng)確定的解危方案，智能鉆機接收指令后，自行移動至待解危區(qū)域，按照方案中設(shè)定的鉆孔深度和間距，進行自動卸壓。卸壓同時，對鉆進過程監(jiān)測到的壓力數(shù)據(jù)進行智能分析，并對卸壓參數(shù)進行優(yōu)化。該系統(tǒng)除了與智能鉆機進行聯(lián)動外，還將與生產(chǎn)系統(tǒng)中的采煤機、掘進機等智能化采掘設(shè)備進行聯(lián)動，預(yù)警信息發(fā)出后，危險區(qū)域內(nèi)的采掘設(shè)備立即作出響應(yīng)，通過降低速度或停止作業(yè)的方式，減少采掘擾動，降低沖擊危險。子系統(tǒng)中設(shè)備布置如圖4所示。

圖4 沖擊地壓智能管控系統(tǒng)井下設(shè)備分布示意Fig.4 Underground equipment distribution of intelligent control system for rock burst

3.4 沖擊危險區(qū)智能管理系統(tǒng)

該子系統(tǒng)包括兩個模塊，一是針對危險區(qū)域采掘作業(yè)進行基于防沖要求的生產(chǎn)調(diào)度，二是針對危險區(qū)域內(nèi)的作業(yè)人員進行智能管控。

1)智能防沖生產(chǎn)調(diào)度模塊。根據(jù)國家煤礦安監(jiān)部門的相關(guān)規(guī)定，沖擊地壓礦井的生產(chǎn)進尺應(yīng)由防沖部門確定，因此該模塊首先調(diào)取前述系統(tǒng)中確定的沖擊危險區(qū)域信息，判斷當(dāng)前工作面的危險狀態(tài)，然后通過監(jiān)測預(yù)警信息，判斷危險狀態(tài)的變化趨勢。同時調(diào)取回采過程中的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和生產(chǎn)進尺信息，進行推進速度的綜合分析，確定當(dāng)天及每班的生產(chǎn)進尺，并發(fā)送至生產(chǎn)指揮中心。

2)危險區(qū)智能控員模塊。工作面開采過程中，危險區(qū)智能控員模塊將利用人員定位系統(tǒng)和電子圍欄系統(tǒng)對危險區(qū)域作業(yè)人員進行管控，井下設(shè)備分布示意如圖4所示。危險區(qū)域包括沖擊危險評價與監(jiān)測預(yù)警過程中劃定的危險區(qū)域。該模塊通過高精度的人工定位系統(tǒng)和電子圍欄技術(shù)，對井下沖擊危險區(qū)域進行圈定，并對危險區(qū)域內(nèi)的人員分布進行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)采掘工作面作業(yè)人員超過規(guī)定人數(shù)時，井下地面會同時發(fā)出聲光報警，對于已預(yù)警的沖擊危險區(qū)域，會對區(qū)域內(nèi)的人員發(fā)出報警信息，督促立刻撤離，并禁止人員入內(nèi)。

4 智能防沖關(guān)鍵待突破技術(shù)

為保障沖擊地壓智能化防治的順利實施，當(dāng)前階段在以下幾個方面還應(yīng)重點加強研究。

1)基于動靜態(tài)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘的智能決策技術(shù)。以礦井大數(shù)據(jù)及三維精細(xì)化模型為依托，依靠高效能的決策模型，實現(xiàn)對沖擊危險性評價、防治方案設(shè)計、監(jiān)測預(yù)警分析、卸壓解?？刂?、危險區(qū)域防沖管理的智能化控制。研究礦井地質(zhì)資料、開采條件等靜態(tài)信息為主的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立以全國沖擊地壓礦井進行工程類比的智能化評價方法。構(gòu)建沖擊地壓防治專家知識庫，根據(jù)礦井條件自主選擇防治方案，并根據(jù)現(xiàn)場反饋問題，進行方案實時優(yōu)化。在礦井海量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對危險趨勢的智能判斷，并發(fā)出預(yù)警。建立沖擊地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)與開采行為之間的信息關(guān)聯(lián)平臺，根據(jù)開采強度-沖擊危險推理算法，控制開采進尺。整個決策過程中，既需要礦井大數(shù)據(jù)的融合分析，又離不開技術(shù)專家的防治思想，通過系統(tǒng)的不斷自我學(xué)習(xí)達到最優(yōu)效果。

2)前端數(shù)據(jù)融合的沖擊地壓協(xié)同監(jiān)測技術(shù)。根據(jù)以往研究成果，沖擊地壓發(fā)生過程中，不同監(jiān)測系統(tǒng)都會對該事件產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，這也表明不同監(jiān)測系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)是有所關(guān)聯(lián)的。如微震發(fā)生前后，地音監(jiān)測數(shù)據(jù)會出現(xiàn)較為明顯變化，而對應(yīng)區(qū)域的應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)也會有所波動，若微震能量較大，圍巖變形數(shù)據(jù)也會產(chǎn)生跳躍變化。因此，如何實現(xiàn)各監(jiān)測系統(tǒng)在前端時刻的數(shù)據(jù)融合對沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警有著重要意義。當(dāng)前各沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)都是孤島且互不關(guān)聯(lián)，綜合預(yù)警平臺只是將各系統(tǒng)的監(jiān)測結(jié)果進行簡單的加權(quán)綜合，而通過前端數(shù)據(jù)融合技術(shù)，能夠探索監(jiān)測數(shù)據(jù)的深層含義，讓每組數(shù)據(jù)都相互關(guān)聯(lián)、相互印證，如此綜合分析所得到的結(jié)果將更有助于實現(xiàn)沖擊地壓的準(zhǔn)確預(yù)警。

3)卸壓技術(shù)及裝備自動化、智能化技術(shù)。當(dāng)前沖擊地壓卸壓方法包括大直徑鉆孔、爆破卸壓、水力壓裂等方法，無一例外都依靠鉆機進行施工。目前最新的自動化鉆機已具備自動裝卸鉆桿的功能，但在智能化的實現(xiàn)道路下亟待以下技術(shù)的發(fā)展：鉆進過程中的隨鉆數(shù)據(jù)測量及采集、鉆機自主移動及定位、鉆機鉆進過程的智能分析與決策等。目前針對頂板處理的深孔爆破技術(shù)還無法實現(xiàn)自動化甚至機械化，從現(xiàn)有技術(shù)來看，頂板水力壓裂技術(shù)及衍生而來的鉆-切-壓一體化技術(shù)將是未來實現(xiàn)頂板處理技術(shù)自動化、智能化的最可能手段。

4)巷道修護機器人技術(shù)。實現(xiàn)巷道修護機器人化是保障工作面安全出口暢通和避免人員暴露于沖擊危險環(huán)境下的重要途徑。該技術(shù)將建立在巷道圍巖變形量精準(zhǔn)監(jiān)測和修護機器人群組精準(zhǔn)配合的基礎(chǔ)之上。機器人化智能修護系統(tǒng)通過接收巷道圍巖變形數(shù)據(jù)，確定巷道變形位置，完成自我移動、破煤、裝煤、運煤和支護等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實現(xiàn)巷道危險區(qū)域無人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自主決策的機器人智能修護。

5 結(jié) 論

1)在煤礦大力發(fā)展智能化的同時，沖擊地壓的防治智能化進程相對滯后，主要表現(xiàn)在評價方法適應(yīng)性不足、預(yù)警準(zhǔn)確率不高、卸壓自動化程度低等方面。

2)根據(jù)防沖理念結(jié)合智能化礦井建設(shè)經(jīng)驗，提出了基于“信息感知系統(tǒng)→礦井?dāng)?shù)據(jù)采集處理平臺→沖擊地壓智能管控系統(tǒng)”的智能化沖擊地壓防治系統(tǒng)架構(gòu)。

3)智能化沖擊地壓防治系統(tǒng)架構(gòu)中沖擊地壓信息感知系統(tǒng)包括煤礦井下靜態(tài)數(shù)據(jù)信息和動態(tài)變化信息；礦井?dāng)?shù)據(jù)采集處理平臺主要實現(xiàn)信息整理分析、巷道三維建模和防沖知識庫等功能。

4)沖擊地壓綜合管控系統(tǒng)是智能化防沖系統(tǒng)的核心，包括沖擊地壓風(fēng)險管控、實時監(jiān)測預(yù)警、防沖設(shè)備聯(lián)動、危險區(qū)域管理4個子系統(tǒng)，涵蓋沖擊地壓防治過程中的評價設(shè)計、監(jiān)測預(yù)警、卸壓解危、防沖管理等主要環(huán)節(jié)，實現(xiàn)礦井防沖全過程的智能化。

5)沖擊地壓智能化防治技術(shù)及裝備還需要圍繞多個關(guān)鍵技術(shù)方向開展深入研究，包括防沖方案智能決策控制、監(jiān)測系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)融合、卸壓裝備自動化及智能化和巷道修護機器人等技術(shù)。