朱墨然，重庆江津人，硕士，助理研究员，主要从事煤矿瓦斯灾害预警方面的科研开发及成果转化工作。围绕瓦斯灾害精准预警相关科学问题，提出了瓦斯抽采钻孔三维模拟及控制效果评价方法、建立了瓦斯超限预警指标体系、探索了煤矿灾害融合预警技术，相关成果为瓦斯灾害预警技术发展提供了重要理论支撑。参与国家级、省部级科研项目10余项，发表论文10余篇，申请发明专利17项，授权6项，获省部级奖励1项。

主要内容

提出了一种抽采钻孔三维模拟及控制效果评价方法，通过导入采掘工程平面图、钻孔施工数据，自动将巷道及钻孔的二维坐标转换为三维坐标，构建全面反映煤层、巷道和钻孔关系的三维地质模型，并采用体积法对钻孔控制效果进行定量评价，控制效果采用三维展示。该方法能够智能识别钻孔空白带，可为精确补充钻孔提供决策依据。

1.  抽采钻孔三维模拟及评价技术

图  1   抽采钻孔三维模拟及评价技术路径图

1.1   巷道三维模拟

图  2  巷道三维模拟

1.2   钻孔三维模拟

图  3  钻孔三维模拟

1.3   煤层三维模拟

图  5  煤层三维模拟图

1.4   钻孔控制效果评价

1) 划分评价单元

图  6  评价单元划分示意图

2) 钻孔控制效果分析

图  7  控制体内钻孔长度

3) 评价效果的三维展示

图  8  钻孔控制效果三维展示

2.   系统开发

2.1  开发环境

2.2   整体结构

图  9  系统结构图

2.3   功能模块

1) 编辑绘图

2) 数据导入及预处理

3) 三维模拟

4) 钻孔质量评价

3.  现场应用

3.1   采动卸压瓦斯导流通道确立

图  10  工作面钻孔全景展示

三维建模完成后，对煤层进行了评价单元的划分，并进一步划分为边长等于5 m的控制体。由控制效果评价分析结果可知，在16215工作面进风巷距开口20 m处孔底段钻孔密度较低，多个控制体Ki＜1，存在钻孔未能有效控制的空白带，经核查其原因是钻孔施工过程中施工参数偏差造成的。为保障瓦斯抽采效果，通过在底抽巷二十三钻场补打钻孔，增强对空白带的控制效果。系统的应用为金河煤矿16215工作面抽采钻孔的施工和验收提供了可视化的分析工具，为煤矿抽采钻孔设计及施工提供了参考依据。

4. 结论

1) 研究了抽采钻孔三维模拟技术，通过导入采掘工程平面图和钻孔数据，提取测量点高程，并对巷道底板高程进行插值处理，解决了三维模拟中图形高程值缺失的关键问题，实现了巷道、钻场、钻孔、煤层的三维模拟。

2) 构建了钻孔控制效果评价方法，通过划分评价单元和控制体，计算控制体中钻孔长度与控制体边长的比值来确定钻孔的控制效果，并进行三维展示。

3) 该技术及系统在窑街煤电金河煤矿16215工作面进行了应用，绘制了3 786个钻孔，绘制的煤层三维模型符合矿井实际情况，通过钻孔质量评价和三维分析，为补充钻孔设计提供了参考依据。