現(xiàn)階段，礦山信息化建設正朝著礦山智能化、智慧礦山、透明礦山的方向發(fā)展，形成面向生產(chǎn)各環(huán)節(jié)透明化的知識服務體系，實現(xiàn)局部少人化和無人化控制，為采空區(qū)群安全穩(wěn)定、殘礦安全高效回采提供了可能?；?/span>現(xiàn)代智慧礦山理念，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代礦山開發(fā)技術深度融合，以云平臺和移動端PP為媒介實現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程信息的可視化與全面感知，以傳感器為信息源實時監(jiān)測礦山及設備狀態(tài)，以多源異構數(shù)據(jù)和精細化三維地質(zhì)建模實現(xiàn)礦山透明化，以云端計算和邊緣計算實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的高效處理，以人工智能和大數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能分析和預測預警，以自動化設備和移動機器人實現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)進行智能調(diào)度，形成礦山全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學習、動態(tài)預測、協(xié)同控制的完整智能系統(tǒng)，有助于減少礦山災害的發(fā)生以及人員傷亡和財產(chǎn)損失，提升生產(chǎn)過程的自治化和自主化運行管控水平。因此，對開采擾動下的地表沉陷過程進行監(jiān)測，并建立精細化三維模型，搭建可視化監(jiān)測監(jiān)控平臺，從而實現(xiàn)地表穩(wěn)定性狀態(tài)的可視化展示，已然成為礦山的迫切需求

近年來，隨著激光掃描技術及無人機傾斜攝影測量等技術的不斷發(fā)展，精細化三維模型逐步在各大礦山中流行，尤其在數(shù)字孿生”“元宇宙等概念的提出和推行后，關于精細化建模方法的探索更是成為了廣大科研機構的研究焦點。

對于巖體信息精細化表征，探地雷達、高密度電阻和地震波成像等物探方法已成為獲取巖體內(nèi)部的結構、構造信息的主流手段。學者通過對勘探鉆孔進行鉆孔電視成像，對鉆孔取得的巖，進行裂縫識別和統(tǒng)計研究，并提出基于鉆孔攝像和巖芯數(shù)據(jù)的裂縫識別解譯算法，提高鉆孔和巖數(shù)據(jù)的利用效率和準確度。此外，利用鉆進過程中鉆機數(shù)據(jù)，如軸壓、轉速、鉆進速度以及聲波信息等來預測巖體物理力學參數(shù)（力學參數(shù)、巖體質(zhì)量、可爆性、滲透性等），建立精細化模型，并取得較好應用。

云計算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等技術的發(fā)展，為礦山三維場景的云端化集成創(chuàng)造了條件?；?/span>虛擬現(xiàn)實技術，相關人員可直觀查看礦山現(xiàn)狀，并可真實地模擬礦井災害發(fā)生過程，針對性地制定有關防范對策，促使礦山生產(chǎn)更加安全與穩(wěn)定。目前虛擬可視化技術應用在礦山領域主要集中在安全培訓和安全生產(chǎn)等方面。

阿爾哈達鉛鋅礦采空區(qū)群眾多且分布較為復雜，極易引發(fā)地表沉降等礦山災害事故。包含攝影測量、InSAR數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、探地雷達等在內(nèi)的單一數(shù)據(jù)源和礦山精細化建模與表征方法，已難以滿足為采空區(qū)群安全穩(wěn)定、殘礦安全高效回采快速建立透明礦山模型并進行監(jiān)測預警的需求。

在此背景下，東北大學朱萬成教授團隊阿爾哈達鉛鋅礦為例，開展了多源數(shù)據(jù)融合的礦山精細化建模方法與虛擬現(xiàn)實平臺研發(fā)工作。

具體成果如下：

將精細化地質(zhì)建模技術與礦山災害監(jiān)測預警方法相結合，搭建了兼容PC端瀏覽器和手機端APP的三維可視化的地表災害監(jiān)測預警云平臺

）采用Hermite徑向基隱函數(shù)、MaskR-CNN網(wǎng)絡和反距離加權插值法等多源數(shù)據(jù)融合的礦山精細化建模方法，利用無人機攝影測量、InSAR數(shù)據(jù)、鉆孔巖芯等多源異構數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了地表形態(tài)、地層分布及巖體質(zhì)量等信息的精細化智能表征，以及由表及里的礦山精細化模型構建。

）研發(fā)了一種巖體質(zhì)量智能計算的移動端APP進行鉆孔巖芯數(shù)據(jù)快速采集及智能識別，并采用WebGL和云計算技術搭建了兼容PC端瀏覽器和手機端APP的三維可視化監(jiān)測預警云平臺。

）該平臺被應用到阿爾哈達鉛鋅礦，融合精細化模型和構建虛擬現(xiàn)實礦山場景，將研究對象的空間數(shù)據(jù)信息、監(jiān)測信息以及精細化建模等進行了統(tǒng)一管理和可視化。

研究表明：三維虛擬現(xiàn)實場景的多終端嵌入以及礦山災害預警預報的高度可視化，可方便礦山工作人員快速了解地表穩(wěn)定性情況，在一定程度上為礦山的生產(chǎn)安全提供保障

多源監(jiān)測數(shù)據(jù)融合示意

基于鉆孔巖芯的巖體質(zhì)量精細化表征

盒識別與RQD計算的APP

巖體質(zhì)量精細化表征與建模

(a) PC端瀏覽器界面

虛擬現(xiàn)實場景平臺集成

作者簡介

驗室主任。《金屬礦山》青年專家學術委員，《地質(zhì)與勘探》、《成都理工大學學報（自然科學版）》青年編委，成都理工大學首屆優(yōu)秀研究生導師團隊成員，“自然資源部西藏主要成礦帶大型-特大型礦床勘查評價和研究科技創(chuàng)新團隊”和“自然資源部高層次科技創(chuàng)新人才工程科技創(chuàng)新團隊”骨干成員，主要從事青藏高原及周緣銅多金屬礦床的研究與找礦勘查工作，先后參與多個大型-超大型礦床的勘查評價，主持國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃專題、四川省自然科學基金及各類橫向項目10余項，發(fā)表文章70余篇，主編專著2部，參編教材2部

朱萬成

朱萬成，東北大學二級教授，資源與土木工程學院院長，采礦工程和工程力學專業(yè)博士研究生導師，國家杰出青年科學基金獲得者（2016—2020），國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才（2018—2020），德國洪堡學者（2006—2007），中國青年科技獎獲得者（2013），國家重點研發(fā)計劃項目首席科學家（2022—2024）。從事巖石損傷破壞機理與礦山動力災害預警及防控技術研究，發(fā)表SCI論文100余篇，論著他引12000余篇次，兼任中國巖石力學與工程學會常務理事、國際雜志IJRMMS副主編（2017以來）和《巖石力學與工程學報》《金屬礦山》等多個雜志的編委。朱萬成教授一直從事巖石損傷與破裂過程及其誘發(fā)礦山動力災害的機理研究。圍繞著“巖體損傷與破裂及其致災機理”這一科學問題，以“巖體損傷”為主線，考慮巖體結構特征和“三高”賦存環(huán)境（可統(tǒng)稱為致災環(huán)境）的影響，提出了煤巖體參數(shù)及損傷的表征方法，構建了“三高一擾動”條件下巖石損傷與破裂的本構關系，發(fā)展了巖石損傷與破裂過程數(shù)值模擬方法，通過實驗研究和數(shù)值模擬研究揭示了“三高一擾動”下巖石的損傷與破裂過程及其誘發(fā)巖爆、突水等礦山動力災害的致災機理；建立了現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)值模擬相結合的礦山采動致災過程分析方法，研發(fā)了礦山采動災害風險監(jiān)測預警云平臺，相關成果在河鋼石人溝鐵礦，山東黃金新城金礦、阿爾哈達鉛鋅礦，鞍鋼礦業(yè)弓長嶺露天礦、大孤山露天礦，紫金礦業(yè)烏拉根鉛鋅礦、巨龍銅礦等礦山得以應用，用于礦山邊坡滑坡和空區(qū)垮塌災害的預測預警，通過現(xiàn)場技術措施的實施，防控了礦山動力災害的發(fā)生，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

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王江梅，關凱，朱萬成，徐曉冬，劉陽曉，高楠，秦瑞博，李薈.多源數(shù)據(jù)融合的礦山精細化建模方法與虛擬現(xiàn)實平臺搭建[J].金屬礦山，2025（3）：158-167.

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學術論文來源期刊）、中國百強報刊、RCCSE中國核心學術期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學文摘（CA）、美國劍橋科學文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學技術振興機構數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質(zhì)勘探等領域具有重大學術價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術學科核心期刊第1位；根據(jù)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學術期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

礦業(yè)科學技術大會參會報名鏈接

編排：余思晨

審核：王小兵

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