王清峰1，2，3, 刘洋1，3, 陈航1，2，3, 史书翰1，3, 崔小超4
作者简介
王清峰，博士，研究员，博士生导师，中国煤炭科工集团二级首席科学家、重庆市科技创新领军人才、《矿业安全与环保》编委。现任中煤科工集团重庆研究院有限公司钻探分院副院长、重庆市矿山智能钻探技术工程研究中心主任、中国煤炭学会钻探工程委员会委员。长期从事煤矿灾害防治钻探技术与装备的研究工作，主持完成多项国家、省部级重大课题。担任国家科技重大专项课题“松软突出煤层钻进成孔技术与装备”及“井下孔底马达钻孔钻进技术与装备”负责人、国家重点研发计划项目“煤矿井下瓦斯防治无人化关键技术与装备”及课题“井下瓦斯防治无人化智能钻进技术”负责人。研制了松软煤层高转速、全程护孔钻进技术及装备，大大提高了钻孔深度和成孔率；开发了钻孔轨迹控制及成套装备，使钻孔轨迹可控；开发了“一键”控制全自动钻机，提升了煤矿井下钻机的智能化水平，取得了多项技术突破。成果大量推广应用，对于保障煤矿的安全生产、减人增效起到技术装备支撑。获中国发明专利优秀奖1项、省部级科技奖一等奖3项、二等奖7项。
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摘要
煤矿智能化和高产高效矿井的建设，对煤矿井下钻探智能化技术提出了更高要求。梳理了煤矿井下智能钻探技术发展历程，指出经过井下远距离手动控制、地面远距离手动控制、地面远距离自动控制、双模式自动控制等4个发展阶段后，煤矿井下钻探技术目前正处于智能化钻探探索阶段。从基于专家数据库、机器学习、云系统等3个方向，总结阐述了煤矿井下钻探智能化的关键核心技术——钻进工况参数智能控制技术的发展情况：专家数据库方面，介绍了其在矿业领域的主要应用范围，以及被引入到智能化钻探领域后的4个发展阶段，并对比给出了每个阶段的技术特点和先进性；机器学习方面，总结了在优化模型、优化算法、辅助控制手段等方向的最新研究成果，阐明了每个研究方向面临的难题和未来的研究思路；云系统方面，从石油开采、地质勘探、煤矿井下钻探3个方向探讨了最新发展情况。结合当前应用条件，综合评述了3种钻进工况参数智能控制方法的优缺点，分析了当前智能钻进存在的控制手段单一、多功能拓展应用不足等问题，从技术延展、控制闭环、策略多元、体系统一等角度对煤矿井下钻进工况参数智能控制与煤矿智能化建设深度融合应用提出了展望，为基于多信息融合的自适应钻进技术研究提供理论支撑。
主要内容
1. 煤矿井下智能化钻探技术与装备发展概况
图 1 煤矿井下智能化钻进装备发展历程
2. 煤矿井下钻进参数智能控制技术发展概况
2.1 基于专家数据库的钻进参数智能控制
图 2 基于专家数据库的钻进参数智能控制原理
2.2 基于机器学习的钻进参数智能控制
图 3 基于机器学习的钻进参数智能控制原理
2.3 基于云系统的钻进参数智能控制
图 4 基于云系统的钻进参数智能控制原理
2.4 现有技术比较
表 1 煤矿井下钻进参数智能控制方法对比
3. 展望
3.1 技术升级优化与拓展应用齐头并进
3.2 面向现场工况的智能化控制闭环
3.3 目标多元化的控制策略
3.4 统一的参数智能控制体系
图 5 煤矿井下钻进参数智能控制体系示意图
4. 结束语
2024年，政府工作报告再次强调煤炭的兜底保障作用。随着煤炭深部开采逐渐成为主要采煤模式，煤矿智能化建设逐年深入，对钻探智能化的呼声与要求也在不断提高。钻探智能化是钻探自动化技术发展的下一个阶段，其核心技术之一就是钻进参数的智能控制。煤矿井下自动化技术与装备经过多年的攻关发展已经实现了规模化应用，减人、增安效果显著。然而，国内针对钻进参数智能控制的研究尚处于起步阶段，很多方面还有待提升，这是实现高水平智能钻探必须攻克的难题。掌握先进钻进参数智能控制技术，尽快实现钻探智能化，已成为煤矿钻探领域的新使命与目标。
王清峰, 刘洋, 陈航, 史书翰, 崔小超. 煤矿井下钻进工况参数智能控制技术发展与展望[J]. 矿业安全与环保, 2025, 52(1): 20-29.
WANG Qingfeng, LIU Yang, CHEN Hang, SHI Shuhan, CUI Xiaochao. Development and prospect of intelligent control technology for downhole drilling parameters in coal mine[J]. Mining Safety & Environmental Protection, 2025, 52(1): 20-29.
供稿：陈玉涛
审核：熊云威
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