矿井地质透明化是智能化煤矿建设的基础，三维地质建模是实现矿井地质透明的重要手段，以往采掘工作面地质建模存在插值算法不符合地质规律、多源异构地质数据融合程度低，以及煤矿生产装备与地质信息耦合少等问题。提出煤矿采掘工作面地质信息数字孪生的概念，采用离散光滑插值(Discrete Smooth Interpolation,DSI)算法，利用钻探数据及地震构造解释数据地质建模，建立DSI平行相似约束后迭代计算得到的地质综合模型。开发了三维地质建模软件，实现了点(地质点)、线(地质界线、地层界线)、面(三维地质界面)、体(封闭地质体)4种地质对象的构建，在体对象基础上开发了立方网功能，基于区域统计学算法对体对象内的空间数据进行属性插值。使用建模软件构建掘进、回采工作面数字孪生的地质模型载体，接入微震监测系统、电阻率监测系统、随掘地震监测系统、随采地震监测系统实时监测数据，实现工作面地质信息数字孪生，反映采掘扰动下的地质变化；为煤矿掘进生产提供基于地质模型的场景仿真和掘进规划巷道断面曲线下发，指导掘进机自主掘进，提供掘进前方地质异常距离预警，保障掘进地质安全；为回采工作面提供基于地质模型的场景仿真和规划截割曲线，指导采煤机自主规划截割，提供回采前方地质异常构造位置、应力集中区位置距离预警，提高回采工作的安全性。该技术在内蒙古鄂尔多斯唐家会煤矿进行了应用，为安全、高效采掘工作提供地质保障。

国家重点研发计划课题(2018YFC0807804)；天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2019-TD-ZD003,2020-TD-ZD002)；

1 采掘工作面地质信息数字孪生概念与实现
1.1 工作面地质信息数字孪生概念
1.1.1 地质信息数字孪生概念及组成
1.1.2 煤矿地质信息数字孪生的技术架构
1.2 煤矿三维地质数字模型构建
1.2.1 煤矿三维地质动态建模技术
1.2.2 三维地质建模软件开发
1.3 掘进工作面数字孪生地质模型
1.4 回采工作面数字孪生地质模型
2 掘进工作面数字孪生的应用场景
2.1 掘进场景仿真及掘进规划曲线下发
2.2 掘进工艺模拟及地质预测预报
1)掘进工艺模拟
2)掘进地质预测预报
2.3 掘进巷道支护设计三维参数计算
3 回采工作面数字孪生的应用场景
3.1 回采场景仿真及采煤机截割曲线
3.2 回采开采工艺模拟及地质预测预报
1)回采过断层、陷落柱模拟
2)回采工作面地质预测预报
4 结论

李鹏,程建远.采掘工作面地质信息数字孪生技术[J].煤田地质与勘探,2022,50(11):174-186.