三维地震地质综合解释

隧道安全隐患综合检测车硬件测试

城市道路地下病害检测车系统调试

煤矿安全开采地质保障与生态修复国家卓越工程师团队，在中国工程院院士、中国矿业大学（北京）彭苏萍教授的带领下，围绕“煤矿安全开采地质保障”、“煤矿生态修复”以及矿—城融合的“城市道路与地下空间安全探测”方向开展技术研究和工程应用。

“这3个方向的研究工作都超过了20年，做科研不是一朝一夕的事情，而是长期积累的结果。”彭苏萍说。

为矿井做“CT”，地质灾害隐患无处遁形

1978年，彭苏萍进入淮南矿业学院（现安徽理工大学）学习煤田地质专业。从此，他与煤炭结下了不解之缘。

20世纪80年代，我国煤炭开采由炮采、普采向综合机械化开采转变。“机械化开采过程中最怕的就是遇到断层，遇到一个3~5米的断层就要停产搬家。一次搬家要花费1个月时间，经济损失几千万元。”目睹断层带来的巨大损失，年轻的彭苏萍大为震动，深刻认识到了煤矿综合机械化采煤对地质构造精准预测的工程需求，于是他积极投身这方面的研究。

1993~1994年间，中国矿业大学与安徽煤田地质局、淮南矿务局共同合作，在淮南谢桥煤矿首采区和潘集矿区进行了高分辨三维地震勘探。

“当时在进行地震资料处理时，遇到了一个难题，不论采用什么样的数据去噪方法，都无法消除地震剖面上两个强反射波之间近于水平的地震波。后来我们与煤矿井巷设计图对比发现，这是相距50米、断面3.2 米×3.8米的石门巷道在地震剖面上的反映。”彭苏萍回忆道。断层勘测的难题迎刃而解，同时也验证了采区三维地震勘探具有更高的地质分辨率。

我国不同煤矿地质条件差异显著，矿井地质灾害时有发生。给矿井做“CT”检测，成为煤矿准确预测预报矿井地质灾害的迫切需求。20世纪90年代中叶，团队开始着手物探仪器的研发。仪器研发最初从解剖国外地质雷达仪器结构入手，当时国外仪器封装严密，成功打开都不是一件容易的事，更别说展开研究。团队迎难而上，经过长达10余年的努力，研发出矿井灾害源超深探测地质雷达装备，这为精细探测井下地质灾害隐患奠定了基础。

多年来，围绕矿井地质构造的高分辨识别和精确定位、煤矿顶板岩性和稳定性预测、煤矿瓦斯灾害隐患识别以及矿井突水构造预测等工程问题，团队在矿井地质构造和灾害源探测关键技术和仪器研发方面获得突破，在全国50多个矿井开展了工程应用。实践证明，三维地震勘探是我国煤矿安全高效矿井地质保障系统中的最中坚技术，为有效避免煤矿安全事故发生提供了坚实技术支撑。

从盲人摸象、碰到断层只能蒙受巨大损失，到准确透视、精确诊断地质灾害隐患，巨大转变的背后是煤矿安全开采地质保障与生态修复国家卓越工程师团队投身光明事业的赤子之心。

黑科技提升含绿量，开采光明更保护水资源

我国广袤的西部干旱半干旱区，煤炭产量占全国的50%以上，但水资源匮乏，不足全国的4%。原本就缺水，煤炭开采造成地下水位下降，进一步影响了生态环境。

彭苏萍意识到，如果在煤炭开采过程中不对水资源加以有效保护和利用，将进一步加剧水资源短缺，并严重制约煤炭开发利用的规模，这对严重缺水的西部煤矿区是难以承受的。但是，当时的方法和技术难以支撑西部煤炭开采与生态环境的协调发展。

黑色和绿色，陷入了相互制约的泥潭。

团队一头扎进西部煤矿区，经过长期的监测、研究，发现煤炭开采对上覆岩层造成的裂隙同耕种过程中的松土作用动力有着惊人的相似之处，可以来减缓干旱半干旱地区极易形成的次生盐碱现象。这一重要发现，意味着黑色和绿色之间的隔阂开始打通。

通过长期定位监测，团队发现中等裂缝发育类似于适度的生态干扰，有利于矿区物种的多样性和生态系统的持续稳定。于是，他们采用积极主动的物探监测技术，揭示上覆岩层及地下水被扰动的程度和范围，形成了地下水资源保护与综合利用技术，打破了保水开采的被动做法。

团队以开采为驱动力，在时间和空间上，系统研究了矿山开采对上覆岩层、水资源、土地资源和生态环境的影响，以水资源保护利用为前提，提出西部煤矿区生态修复多种模式。

如今，团队在新疆、内蒙古、陕北和宁夏等西部煤矿区开展了生态修复工程建设，形成10余处生态修复长期示范基地，累计修复面积10多万亩，让生态修复守护“绿水青山”。

要黑色，也要绿色；要力量之火，也要生命之源。原本的相互制约，变成了相互促进。

在中国煤炭工业协会公布的2022年度中国煤炭工业科学技术奖获奖项目中，“中国矿业大学（北京）矿山生态修复创新团队”获得了中国煤炭工业协会科学技术创新团队奖。彭苏萍表示，获奖是对团队长期从事煤矿区水资源保护利用及生态修复工作的最好肯定。

城市夜行者，为地下空间安全“诊脉”

从午夜到凌晨，城市交通运营归于平静。彭苏萍和团队则在城市沉睡的间隙，开始了紧张的城市道路与地下空间安全检测工作。

我国城市地下空间起步晚，但发展迅猛，地质调查还很不充分，地下安全形势严峻。团队在矿井地质与工程地球物理关键技术和仪器装备的研究基础上，在国内率先研发了城市道路地下病害车载探测装备及技术、城市地下空间超深探测装备及技术、城市地铁隧道多功能快速检测装备与技术和城市地下管道全空间智能检测装备及技术，形成了城市道路病害与安全隐患综合探测系列装备。

2009年至今，团队利用自主开发的城市地质雷达探测装备成功应用在多次重大国事活动的市政道路、地下管线和地铁隧道等安全保障工程检测，出色地完成了保障重大活动交通安全的任务。该项技术在铁路路基、管线调查、超前地质预报和工程勘察等领域，也得到了广泛应用。其中，“矿井超前探测大功率地质雷达”和“地铁隧道安全隐患综合探测车”两项研究成果应邀参加2021年国家“十三五”科技创新成就展，亮相“平安中国”展区；“城市地铁隧道安全隐患综合快速检测装备及技术”获2022年度公共安全科学技术发明奖一等奖。

下一步，煤矿安全开采地质保障与生态修复国家卓越工程师团队将面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，不断攻克煤炭行业工程技术难题，勇攀科技高峰，跑出创新加速度，砥砺奋进新征程，为我国煤炭行业工程技术发展，为守护祖国的绿色与安宁作出新的贡献。