在贵州深邃复杂的矿井地层之下，一张由万米光缆织就的“全光感知神经网络”正昼夜不息地运行。它不带电、不惧水、抗干扰，能敏锐捕捉到岩体深处微如呼吸的破裂信号，在煤与瓦斯突出等灾害发生前抢出宝贵的“生命时间”。
用于矿井的监测装置
12月16日，记者走进贵州省煤矿设计研究院有限公司，探访贵州省能源智能开发与高效利用实验室（以下简称贵州能源实验室）。这里自主研发的“全光纤微震监测系统”实现了煤岩动力灾害监测技术的根本性突破——其监测灵敏度相比传统电学设备提升10倍以上，不仅荣获中国煤炭工业科学技术奖一等奖，更为我国复杂地质条件下的煤矿安全生产装上了一道“国产光纤防线”。
从“模糊听诊”到“显微透视”，以加速度“显微镜”捕捉毫末之变
“如果把煤矿岩体比作人体，传统的监测设备像是在听诊，而我们的系统则是在进行高精度的CT扫描。”在实验室里，副主任李青松介绍。
贵州省能源智能开发与高效利用实验室副主任李青松
该系统由微震监测主机、光纤加速度传感器和微震分析平台三部分组成。与传统设备不同，它完全摒弃了电子传感器路线，采用全光纤干涉技术，利用光波在光纤中传播的相位变化来反推外界振动。
实验室自研的实验仪器
“灵敏度提升10倍以上，在工程上是一个巨大的跨越。”李青松说，“这套设备的灵敏度达到了0.1μg@1KHz——在1000赫兹的振动频率下，哪怕加速度的变化仅有重力加速度的千万分之一，传感器也能精准识别。”
贵州省能源智能开发与高效利用实验室
此外，该技术不仅“听”得清，而且“听”得宽。其频率测量范围覆盖0.5至1200Hz，既能监测到低频的岩体蠕变，也能捕捉到高频的煤岩断裂，解决了传统设备“漏听”极小能量微震事件的难题，真正实现了对灾害前兆的“明察秋毫”。
破除“黑盒”困局，万米光缆铺就自主可控的“矿山波形指纹库”
“过去，我们曾引进国外的微震监测系统，但数据格式封闭、接口协议不开源、核心定位算法不透明，就像一个‘黑盒子’。”贵州省煤矿设计研究院有限公司瓦斯分院院长衡献伟指出：“这导致我们不仅维护成本高昂，更无法根据贵州特有的地质条件进行算法优化。”
李青松（左）与衡献伟（右）在实验室里工作
为打破这一技术壁垒，实现关键核心技术的自主可控，研发团队选择了最艰难的攻坚之路。
攻关期间，团队将实验室“搬”到了煤矿生产一线。为获取真实数据，李青松和团队深入义忠、林华等煤矿，在巷道中铺设超万米光缆，连续驻守井下三个月。我们面对的是井下钻机轰鸣、皮带运输、爆破震动等数千倍于有效信号的强噪音环境。
实验室里用于测试用的煤矿标本
“我们要做的，是在海量噪音中‘淘’出真正的危机信号。”衡献伟介绍。团队采集了400TB的有效微震数据，采用深度学习和连续小波变换等技术，逐一甄别机械振动、电磁干扰与岩石破裂信号，构建起属于中国矿山的“典型波形指纹库”。
李青松与衡献伟在实验室里工作
正是基于这些带泥土味、煤灰味的实战数据，团队成功研发出微震监测系统的“信号处理－事件解析－定位反演－机制分析－预警决策”技术体系，彻底摆脱了对国外算法的依赖。
从“被动防灾”到“秒级预警”，预警准确率超91%守护生命防线
“过去瓦斯监测主要靠浓度阈值报警，往往是指标红了，危险已经逼近了，存在明显的滞后性。”站在实验室展示区，瓦斯分院产品研发部部长左金芳身后的光纤传感设备整齐排列。
贵州省能源智能开发与高效利用实验室
“全光纤微震监测技术将防线大幅前移。将微震数据与瓦斯、矿压等多源数据融合，构建了瓦斯灾害预警大模型。”左金芳介绍，这个技术能捕捉煤与瓦斯突出前的“微破裂”前兆，通过分析微震事件的时空演化规律，实时将工作面划分为正常、威胁、危险三个等级，实现了对危险源“时-空-强”多维度的快速辨识与秒级响应。
目前，该技术已在贵州能源集团下属多个矿井成功应用，预警准确率达到91%。在一个真实案例中，系统连续触发微震能量预警，并敏锐捕捉到瓦斯浓度的微小异常波动。经矿方排查，在回采工作面30米外发现了隐蔽的地质构造异常，成功避免了一起潜在的动力灾害事故。
贵州省能源智能开发与高效利用实验室
“我们正在研发下一代设备，致力于打造‘一设备多感知’的一体化终端。”左金芳透露，未来的传感器将不再局限于微震监测，而是集成应力、温度等多参量传感单元，并融合AI人工智能大模型，提高对灾变信号的智能筛选与自动解译技术。
作为省级实验室创新平台，这里正成为技术辐射的策源地。依托“富矿精开”战略，该项技术正走出煤矿，向页岩气压裂监测、隧道岩爆预警、边坡稳定性监测等领域延伸，致力于解决更多重大基础设施的安全痛点。
实验室研究团队合影
“我们不仅要解决当下的安全问题，更要带动上下游产业集聚。”左金芳表示，通过技术孵化，将吸引传感器制造、软件开发等企业落地，形成区域性全光纤监测产业集群，为贵州新型工业化与安全生产提供双重科技支撑。
贵州日报天眼新闻
