煤炭科学技术

作者：刘再斌, 范涛, 马良, 晏俊生, 杨辉, 李鹏, 李贵红, 王新苗, 刘强,

关键词：时空信息感知, 三维地质模型, 数字孪生, 边云协同, 隐蔽致灾因素, 立体预测预报,

地质保障技术是实现煤炭安全、高效、绿色开采的重要基础，也是煤矿智能化建设的重要支撑。透明地质保障系统通过对矿井地质条件进行全面、动态感知，实现地质信息从采集、建模、分析到决策的全过程应用，已成为煤矿智能化建设的重要内容。该系统以多源时空信息感知为核心，依托高分辨三维地震勘探、定向长距离钻探装备、钻孔综合超前物探以及随采随掘地震监测等技术装备，动态识别煤岩起伏、构造异常、水灾隐患及顶底板稳定性等关键地质参数。通过坐标配准、交叉验证和联合反演等方法对多源异构地质数据进行融合，并以克里金插值、径向基函数及随机模拟等算法对地质几何形态与属性场进行连续化和不确定性量化表达，构建全矿井高精度三维地质模型，实现地质空间的连续刻画。在此基础上，通过“采掘−地质”数字孪生将采掘装备运行及支护作业等动态工程数据与三维地质模型耦合，基于虚实映射技术实现地质体及其赋存属性对采掘生产的实时反馈，并结合多场耦合致灾机理模型，分析采掘活动对地质体的扰动影响，为煤矿生产提供超前预警、风险决策支持。同时，系统可量化复杂地质条件，实现高频率、实时动态的地质信息更新与采掘相适配。实践表明：透明地质保障系统在隐蔽致灾因素立体预测预报中展现出显著效果，形成了“透明地质+”的矿井灾害防治思路，可支撑工作面截割、巷道掘进及支护优化等采掘地质导航应用。综上所述，透明地质保障技术取得了显著进展，但由于矿井地质条件复杂，导致地质信息感知程度不够、地质自适应分析模型构建难度大以及设备−模型智能化集成水平低，当前透明地质保障系统仍存在模型更新效率低、装备与模型协同能力弱等问题。未来应从信息感知层、模型孪生层、智能认知层以及协同控制层4个方面继续开展研究，聚焦高精度多源信息探测融合、智能化数字孪生演化、地质垂直大模型智能分析技术以及面向全矿井生产系统与装备的集成化应用，为煤矿智能化透明地质保障持续提供理论支撑与技术路径。

来源：2026年第1期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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