2025年岁末,济南轨道交通4号线、6号线东段、8号线同步开通运营,高效便捷的通勤服务惠及市民,标志着泉城正式迈入“大地铁时代”。鲜为人知的是,这3条贯穿城市核心区域的交通干线背后,藏着一段“地铁与泉水共生”的地质传奇。面对“保泉建铁”的双重考题,山东省煤田地质规划勘察研究院地球物理信息技术团队迎难而上,投身泉城发展的主战场,用一年多时间破解难题,诠释了新时代煤田地质人的初心使命。
从地铁隧道下的泉脉保护,到深地空间的精准探测;从实验室里的技术攻关,到田野间的精细勘查……山东局研究院用精湛的技术、辛勤的汗水,书写着“地质赋能民生”的崭新篇章。
科技护泉脉:
破解“保泉建铁”双重考题
济南因泉而兴,因水而灵。趵突泉等四大泉群是城市的文化瑰宝,而地下纵横交错的泉脉和复杂的地下水系,让东西向地铁建设面临巨大挑战。2019年,济南市人民政府致函中国工程院院士何继善,恳请借助先进技术破解“保泉建铁”这一难题。
城市高楼林立、电磁干扰强烈,一直是电磁探测的“禁区”。为啃下这块“硬骨头”,在何继善院士领衔下,山东局研究院、中南大学、山东大学联合组建专项攻关团队,聚焦“趵突泉泉域边界及水力联系研究”和“济南中心城区地铁建设与泉水敏感地带广域电磁法探测研究”两大科研课题全力攻坚。团队创新提出高阶伪随机信号发射技术,单点即可获取2.1亿个数据,在有限时间内大幅提升频谱密度,有效抵御城市强电磁干扰。同时,团队建立了一套完整的去噪体系,成功突破了城市电磁探测的技术瓶颈。
盛夏的济南经十路,地表温度超过40摄氏度,团队成员背着几十斤重的探测设备穿梭在车流人流中,汗水浸透工装,皮肤被晒得黝黑;冬天的泉城路,寒风刺骨,他们趴在冰冷的地面上调试仪器、记录数据,手指冻得僵硬发紫仍不停歇。一年半的时间里,团队足迹遍布城市核心路段,累计完成广域电磁法测量6535个物理点、广域充电法2354点,收集分析上千个钻孔数据和几十份地质资料,首次构建起济南主城区地下1000米以浅的三维地电模型,精准查明了千佛山断裂、文化桥断裂的空间展布,锁定了四大泉群的3个南北向主径流通道,如同给地下泉脉做了一次“全身彩超”。这份精准翔实的“地质答卷”,为地铁建设提供了科学依据,助力济南轨道交通形成“绕、避、升、抬、勘、灌、测、疏、警、诊、养、评”的泉脉保护“十二字策略”。经中国工程院院士、矿山工程地质专家彭苏萍为组长的专家组评审,该成果达到国际领先水平,入选2021年度山东省十大优秀地质成果,多次在国内外重要学术会议上展示,获得专家学者的高度认可。
这支平均年龄40岁的地下空间探测团队,大力弘扬“三光荣”“四特别”地勘精神,以匠心践初心,以平凡铸非凡,在新时代赶考路上,向泉城人民交出了一份合格的时代答卷。
山东大学泰山深地实验室是面向国家深地探测重大需求,围绕深地复杂条件下地球物理场响应与高精度探测开展基础理论研究,服务深地工程与国防、深地资源与能源、深地动力灾害和深地大模型领域的重大科技设施。实验室选址的地质条件至关重要,地下600米范围内的地层分布、地质构造及采空区等,直接制约工程规划设计与安全建设。2024年7月,山东局研究院地球物理信息技术团队承担深地实验室地下空间三维地震勘探项目,为工程地质勘查及三维地质信息平台搭建提供核心技术支撑。
该实验室项目地处新汶矿业集团鄂庄煤矿,地表城镇覆盖率高、人文干扰强烈,地下断层发育、采空区星罗棋布,观测系统设计、数据采集与处理解释难度极大。面对系列挑战,团队成员迎难而上,将科技创新贯穿全程,聚焦数据采集与处理核心技术,系统性开展表层结构调查并完成24个试验点的全方位测试,通过对多组测试数据的反复对比、分析与优化,最终确定了“扫描频率10—110赫兹、扫描长度12秒、70%出力强度、震动次数3次”的最优采集参数,为精准捕捉地下地质信号筑牢基础。为破解复杂工况下的探测难题,团队创新采用大中小震源搭配作业模式,运用静校正、叠前去噪、振幅补偿、叠前时间偏移等精细处理技术,有效剔除了地表干扰信号,修正地形起伏带来的测量偏差,持续优化数据成像效果,最终构建出高精度地下速度模型,让地下地质情况清晰呈现。
7月的矿区,高温闷热、蚊虫肆虐,给户外作业带来严峻考验。在1.2平方公里的勘探区内,团队成员白天扛着设备在草丛、巷道间奔波,晚上回到临时驻地还要整理数据、排查问题,为确保每一组数据精准无误,常常工作到深夜。经过一个多月的奋战,团队圆满完成各项工作任务,累计完成地面三维地震2823个生产物理点、井下二维地震1500米的数据采集,获得Ⅰ类+Ⅱ类剖面占比100%的高质量数据体,收获甲级原始单炮记录1801张,成功解释断层11条,精准圈定2煤、4煤采空区位置,查明了铝土层、各煤层及灰岩的空间赋存形态,为地下空间设施建设绘制了清晰准确的“地质导航图”。项目成果经专家评审综合评级为优秀,获得委托方的高度认可和充分肯定。
深耕铸匠心:
厚积薄发赋能地方发展
山东局研究院地球物理信息技术团队始终坚守“地质报国”初心,锚定国家战略与民生需求,在地下空间探测领域潜心深耕、久久为功。在禹城富铁矿勘查项目中,团队扎根一线10余载,踏遍628平方公里的调查区域,无论是荒无人烟的田野,还是泥泞难行的洼地,都留下了他们坚毅的身影。10多年来,团队累计采集15万个测量点数据、分析596个钻孔数据,凭借“空-地-井”协同立体勘查技术体系,将精细探测深度提升至2000米,成功助力齐河-禹城成为亿吨级富铁矿资源基地,为地方经济发展注入了强劲动力。
人才的成长没有捷径可走。团队坚持给科技人才压担子,让青年科技人才在重大项目一线经风雨、见世面、长才干,先后培养出多名山东省优秀科技工作者、青年人才托举工程入选者,两人获自然资源部通报表扬。团队依托中国地球物理学会地球物理重点实验室等高能级平台,凝聚人才智慧、汇聚创新合力,聚焦行业关键技术难题持续攻关,多项成果荣获山东省科学技术进步奖二等奖、中国煤炭工业科学技术奖一等奖等省部级科技奖项,两项成果入选自然资源部科技成果巡展。
在服务地方发展的征程中,团队始终将人才技术优势转化为服务地方发展的实际效能。参与了济南重点渗漏带补给入渗功能研究,通过地面广域电磁法和航空广域电磁法探测,评估重点渗漏带的补给入渗功能,为泉水精准补源提供技术支撑;在城市地下空间开发、地质灾害防治等领域持续深耕发力,用精准的地质数据为城市规划、建设、管理保驾护航。