透明回采工作面模型构建技术及智能化应用

本论文创新点

（1）提出了一种针对复杂地质条件的回采工作面模型构建技术，成功解决了特殊地质现象和逆断层三维空间重值的关键难题。这一建模技术能够快速、准确地模拟任意复杂地质体，填补了现有地质建模在处理不整合、尖灭、分叉及断层切割等问题中的不足。（2）引入了动态更新技术，实现了模型的局部动态修正，显著提升了模型在实际应用中的准确性与实用性。该技术使地质模型能够及时反映实时地质信息的变化，所构建模型的误差值均在0.2 m米以下，其中0～0.1 m的误差范围占整体的97%。（3）结合实时监测数据，提出了智能规划截割与智能地质预测技术。这些技术能够在复杂多变的地质条件下有效指导采煤机的截割作业，并在异常情况下自动生成预警信息。此举有效提高了生产决策的精准性、及时性和安全性，为煤矿的智能化开采提供了强有力的技术支持。

题目

透明回采工作面模型构建技术及智能化应用

作者

王晓辉^1,2,3,4，刘再斌^1,2,3,4，陈宝辉^3,4，马良^2,3,4，高耀全^3,4，张东亮^3,4，杜易明^3,4，雷晓荣^3,4，晏俊生^1,2,3,4

单位

1.煤炭科学研究总院

2.中煤科工西安研究院（集团）有限公司

3.西安煤科透明地质科技有限公司

4.煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室

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摘要

回采工作面模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提，对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义。特别是在复杂地质条件下，回采工作面模型若不能准确描述构造与地层之间的关系，将会影响煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等方面。以某复杂地质条件的矿井回采工作面为例，开展高精度回采工作面模型构建技术及智能化应用研究。首先，提出地层和断层的构建技术，成功解决了特殊地质现象及逆断层三维空间重值的难题。同时，引入动态更新技术实现了模型的局部动态修正，大幅提升了模型的准确性与实用性。其次，结合实时监测数据，提出智能规划截割与智能地质预测技术，能够有效提高生产决策的精准性与及时性。随后，构建了I030903回采工作面静态模型，并融入局部动态更新技术，将该动态模型应用于煤矿透明地质保障系统，取得了显著的应用效果。结果表明：该建模技术能够快速、准确地模拟任意复杂地质体，为处理地层不整合、地层尖灭、煤层分叉和断层切割等问题提供便利。经验证，模型误差值均处于0.2 m以下，且0～0.1 m范围内占整体97%。基于透明回采工作面模型的智能规划截割技术有效指导了采煤机的精准开采，而智能地质预测技术则能够在异常情况下自动生成预警信息并及时传达相关人员。该方法为煤矿智能化开采提供了技术支持和保障。

作者简介

王晓辉

（第一作者）

王晓辉，男，1999年10月生，陕西宝鸡人，煤炭科学研究总院硕士研究生。发表学术论文5篇，其中被SCI/EI检索4篇，获受理发明专利2项。曾获总院优秀在校生、优秀支教教师、矿业展会优秀志愿者等称号。

刘再斌

（通讯作者）

研究员

博士生导师

刘再斌，男，1982年12月生，江苏徐州人，中共党员，研究员，博士，博士生导师，现任西安煤科透明地质科技有限公司总经理。国家能源局、矿山局煤矿智能化专家，国际矿山测量协会第二委员会联合主席，中国煤炭科工集团科学技术委员会委员和科学技术协会委员，中煤科工西安院科技委常务委员兼战略新兴产业组组长。曾获全国煤炭青年科技奖、陕西省创新创业优秀博士后、第九届陕西省煤炭工业优秀科技工作者等称号。

研究方向

三维地质建模技术、矿山透明地质技术

主要成果

刘再斌研究员长期从事智能煤矿透明地质技术研发，提出“数据-模型-知识”全息透明架构，先后主持或主参国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目50余项。获省部级以上科技奖励8项，发表学术论文56篇，其中被EI/SCI检索25篇，获授权发明专利13项，登记软件著作权15项。

引用格式

王晓辉，刘再斌，陈宝辉，等.透明回采工作面模型构建技术及智能化应用[J].煤炭科学技术，2024，52（11）：213−221.

WANG Xiaohui，LIU Zaibin，CHEN Baohui，et al. Construction technology and intelligent application of transparent working face model[J]. Coal Science and Technology，2024，52（11）：213−221.

END

策划：常琛

责编：宫在芹

编辑：李莎

审核：常琛

　　责任编辑：宫在芹

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