王新苗，韓保山，宋 燾，沈 凱，岳 輝，雷曉宇

(1.煤炭科學(xué)研究總院，北京 100013；2.中煤科工集團西安研究院有公司，陜西 西安 710077；3.陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司，陜西 黃陵 727307)

煤炭是我國的主體能源，預(yù)計未來幾十年內(nèi)，煤炭在能源生產(chǎn)和消費中仍占據(jù)主導(dǎo)地位[1-4]。煤炭智能化開采是煤炭高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，是我國當(dāng)前煤炭開采的重要研究方向。自2014年陜西黃陵礦一號煤礦1001工作面率先實現(xiàn)“有人巡視、無人跟機”的智能化開采模式以來，全國各地煤礦都在加速推進(jìn)工作面智能化的建設(shè)[5-6]。據(jù)統(tǒng)計，目前全國已建成超過300個智能化工作面[7]。

目前現(xiàn)有的智能化開采技術(shù)主要依靠采煤機記憶截割、工作面自動找直、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等技術(shù)裝備，在地質(zhì)條件簡單的礦井實現(xiàn)了實踐應(yīng)用。但記憶割煤還存在諸多問題，其根本問題在于采煤機不能適應(yīng)工作面煤層地質(zhì)條件的變化，導(dǎo)致智能化開采整體水平較低。提前查明開采前方工作面的地質(zhì)信息并融入智能開采系統(tǒng)中，對進(jìn)一步推動智能開采的發(fā)展具有重要意義。為此，袁亮[8]提出煤炭精準(zhǔn)開采科學(xué)構(gòu)想，王國法等[9]提出建立基于北斗系統(tǒng)的精準(zhǔn)地質(zhì)信息系統(tǒng)，王存飛等[10]提出透明工作面的概念，董書寧[11]提出打造智能化開采地質(zhì)保障升級版，毛善君等[12]提出透明化礦山的概念，以上學(xué)者均指出要構(gòu)建回采工作面高精度的三維地質(zhì)模型，回采工作面地質(zhì)信息透明化的實現(xiàn)是智能化開采的地質(zhì)保障技術(shù)重要工作。

澳大利亞的工作面自動化LASC系統(tǒng)利用鉆孔、巷道掘進(jìn)和回采揭露數(shù)據(jù)建立三維地質(zhì)模型來指導(dǎo)采煤機開采，精度可以達(dá)到50 cm[13-14]。國內(nèi)學(xué)者最早也指出通過建立高精度三維地質(zhì)模型來避開采煤機煤巖識別的技術(shù)難題，以指導(dǎo)采煤機進(jìn)行規(guī)劃截割[15-17]。眾多學(xué)者也均指出采用鉆探、物探、采掘等揭露的地質(zhì)信息構(gòu)建工作面開采化模型，以實現(xiàn)采煤機滾筒調(diào)高軌跡的規(guī)劃和控制[18-21]。程建遠(yuǎn)等[22-23]系統(tǒng)地提出了構(gòu)建工作面三維地質(zhì)模型的總體思路：按照不同的地質(zhì)、采掘階段，將回采工作面地質(zhì)模型分為4個層級，即黑箱模型、灰箱模型、白箱模型和透明模型，對不同的模型精度做出了預(yù)測，并以XY-S智能化工作面為例分析了4種模型的實證誤差。在傳統(tǒng)地質(zhì)建模方面，關(guān)于體建模[24]、多源數(shù)據(jù)融合[25-26]、地層面擬合[27]、斷層建模[28]、三維聯(lián)動編輯[29]、平剖面對應(yīng)動態(tài)建模[30]等技術(shù)的研究取得了很大進(jìn)展，三維地質(zhì)建模技術(shù)日趨成熟?？傮w來看，當(dāng)前成熟的三維地質(zhì)建模技術(shù)為智能開采地質(zhì)模型建立提供了可靠的技術(shù)支撐，但關(guān)于智能開采模型構(gòu)建的實例和模型誤差分析的研究并不多，基于地質(zhì)模型的智能開采實踐更少。因此，當(dāng)前智能開采三維地質(zhì)模型構(gòu)建技術(shù)尚處于初級階段。

筆者在分析智能開采地質(zhì)建模方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合黃陵一號礦某智能工作面，收集整理工作面所有地質(zhì)探測工程的施工資料，采用TIM-3D軟件，分別構(gòu)建工作面煤層的靜態(tài)和動態(tài)三維地質(zhì)模型，并搭載透明工作面數(shù)字孿生系統(tǒng)對智能開采地質(zhì)模型進(jìn)行展示。結(jié)合回采所揭露的真實地質(zhì)數(shù)據(jù)，對模型的精度進(jìn)行分析，以期為智能開采工作面地質(zhì)建模及地質(zhì)信息透明化的發(fā)展提供借鑒。

1 建模方法

1994年，加拿大學(xué)者S.W.Houlding[31]最先提出三維地質(zhì)建模的概念，他指出三維地質(zhì)建模就是用三維數(shù)據(jù)模型對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。三維地質(zhì)建模能夠最大程度地集成多種地質(zhì)探測手段獲得的地質(zhì)資料信息，進(jìn)而減少儲層預(yù)測的不確定性。

1.1 智能開采地質(zhì)模型的選取

三維空間數(shù)據(jù)模型是三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ)。常見的三維空間數(shù)據(jù)模型總體上可分為面元模型、體元模型和混合模型3種類型[32-33]。面元模型有邊界表示模型、線框模型、斷面模型、多層DEM模型等；體元模型有結(jié)構(gòu)實體幾何模型、四面體網(wǎng)格(TEN)模型、三棱柱(TP)模型等；混合模型有不規(guī)則三角網(wǎng)–結(jié)構(gòu)實體混合(TIN-CSG)模型、八叉樹–四面體格網(wǎng)混合(Octree-TEN)模型、不規(guī)則三角網(wǎng)–八叉樹混合(TIN-Octree)模型等[33]。

在進(jìn)行面模型生成的過程中使用最多的是三角網(wǎng)TIN模型和四邊形網(wǎng)格Grid模型。TIN模型可以更好地表達(dá)空間曲面的起伏，但不利于計算；Grid模型可以使模型變得更為規(guī)則，方便計算，但不能準(zhǔn)確地表達(dá)不光滑面。

智能開采對地質(zhì)模型建立的要求比較高，因此，建立層面模型時采用三角網(wǎng)TIN模型，通過不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點生成的連續(xù)三角網(wǎng)來建立煤層頂?shù)椎谋砻婺Ｐ?，從而更精確、合理地表達(dá)煤層的表面形態(tài)。

1.2 智能開采工作面地質(zhì)建模路線

煤礦開采是一個實時動態(tài)的過程，建立的智能開采地質(zhì)模型也應(yīng)該動態(tài)更新。工作面回采前地質(zhì)建模的主要數(shù)據(jù)來源于鉆探、物探、地質(zhì)寫實等。隨著開采的進(jìn)行，控制煤層的實測數(shù)據(jù)點越來越多，融入回采揭露的煤層地質(zhì)信息，可對地質(zhì)模型進(jìn)行更新。智能開采三維地質(zhì)模型構(gòu)建的技術(shù)路線如圖1所示。

建模過程如下。

1) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

統(tǒng)一模型的坐標(biāo)系和零點。結(jié)合工作面所有地質(zhì)探測工程的成果資料，劃分出煤層頂部坐標(biāo)、底部坐標(biāo)、斷層范圍等，將這些頂?shù)鬃鴺?biāo)及構(gòu)造范圍變換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系和零點中。

2) 地質(zhì)模型建立

結(jié)合采樣點坐標(biāo)及構(gòu)造范圍，通過導(dǎo)入建模數(shù)據(jù)，確定模型邊界，建立斷層網(wǎng)格、煤層層面、線框模型，劃分地層網(wǎng)格等步驟建立工作面三維地質(zhì)靜態(tài)模型。將礦井生產(chǎn)揭露的最新地質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入原先模型數(shù)據(jù)庫中，重復(fù)建模步驟生成新的模型，再根據(jù)克里金插值方法插值出智能開采要求的均勻網(wǎng)格，建立回采工作面三維地質(zhì)動態(tài)模型。最后將地質(zhì)模型導(dǎo)入可視化平臺進(jìn)行展示，結(jié)合當(dāng)前開采位置切割出智能開采煤層頂?shù)装迩€。

2 工作面三維地質(zhì)建模方法應(yīng)用

上述建模方法的實現(xiàn)是基于中煤科工集團西安研究院有限公司新開發(fā)的TIM-3D礦井地質(zhì)建模系統(tǒng)和透明工作面數(shù)字孿生系統(tǒng)?，F(xiàn)結(jié)合黃陵一號礦某智能開采工作面，論述地質(zhì)模型構(gòu)建及應(yīng)用情況。

2.1 工作面地質(zhì)條件

本次智能開采試驗工作面開采煤層為侏羅系延安組(J2y)2號煤層，煤層埋深在275.56～308.17 m，煤層厚度為1.35～3.43 m，平均厚度2.71 m，煤層傾角0°～8°。工作面進(jìn)風(fēng)巷長度為1 352.54 m，回風(fēng)巷長度為1 079.25 m，開切眼長度261 m。工作面在進(jìn)風(fēng)巷靠近切眼的位置存在砂巖沖刷導(dǎo)致煤層變薄的現(xiàn)象(圖2)。工作面進(jìn)回風(fēng)巷每間隔60 m左右設(shè)立了瓦斯抽采鉆場，進(jìn)風(fēng)巷有18個，回風(fēng)巷有15個，每個鉆場相繼施工了十多個瓦斯抽采鉆孔。

2.2 建模數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

程建遠(yuǎn)等[22]系統(tǒng)提出了基于多源探測數(shù)據(jù)構(gòu)建多層級、遞進(jìn)式、高精度三維地質(zhì)模型的思路(表1)。筆者按照此思路，利用相應(yīng)地質(zhì)探測工程的成果資料作為建模數(shù)據(jù)來源，以構(gòu)建工作面初始靜態(tài)地質(zhì)模型和回采工作面動態(tài)地質(zhì)模型。

該工作面在設(shè)計、掘進(jìn)、采前和回采階段，先后進(jìn)行了地面鉆探、巷道20 m左右間隔的精細(xì)化定位寫實、槽波地震勘探、瓦斯抽采孔測井和回采工作面定位與寫實等地質(zhì)探測工程，通過逐級探測的方式，獲得了大量的地質(zhì)信息。

表1 工作面不同階段探測手段及模型精度[22]Table 1 Detection methods at different stages of working face and the model accuracy[22]

建立模型之前要統(tǒng)一坐標(biāo)系和零點，一方面要統(tǒng)一地質(zhì)數(shù)據(jù)，使其融入到統(tǒng)一的模型當(dāng)中，隨著工作面的回采，要在模型中快速獲得推采距離信息；另一方面也要將智能開采設(shè)備融入到模型當(dāng)中。因此，采用空間直角坐標(biāo)系，以工作面進(jìn)風(fēng)巷與開切眼交點處煤層的底部為零點(M點)，以進(jìn)風(fēng)巷與水平面所在的直線為X軸，以開切眼與水平面的交線為Y軸，以與水平面垂直向上的方向為z軸，建立坐標(biāo)系(圖3)。將原先建模數(shù)據(jù)所在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)全部變換到新的坐標(biāo)系下，坐標(biāo)變換如式(1)所示。

式中：n、p、q為全站儀測得的M點坐標(biāo)，M(n,p,q)；θ為兩個坐標(biāo)系的夾角，以順時針為正；(X0,Y0,Z0)為XYZ坐標(biāo)系的坐標(biāo)，x、y、z為新坐標(biāo)系的坐標(biāo)。

圖3 坐標(biāo)變換Fig.3 Schematic diagram of coordinate transformation

將地面鉆孔數(shù)據(jù)、巷道精細(xì)化定位寫實數(shù)據(jù)、鉆孔測量數(shù)據(jù)按煤層頂部和底部的穿層點進(jìn)行分類統(tǒng)計，結(jié)果見表2。

整個工作面累計獲得152個煤層頂部穿層點和141個底部穿層點，對293個穿層點進(jìn)行坐標(biāo)變換，投影到圖3b新坐標(biāo)系下。

表2 地質(zhì)探測手段穿層點統(tǒng)計Table 2 Statistics of penetration points of geological exploration methods

2.3 地質(zhì)模型構(gòu)建

采用TIM-3D建模系統(tǒng)構(gòu)建模型。TIM-3D是一種針對礦井地質(zhì)建模的專業(yè)軟件，以點、線、面的形式導(dǎo)入地震剖面、鉆孔、地質(zhì)剖面等各種地質(zhì)數(shù)據(jù)，可以對點、線和面進(jìn)行相關(guān)的編輯和造作。TIM-3D采用三角網(wǎng)TIN模型、DSI插值擬合計算生成層面模型，對建立的模型可進(jìn)行任意方向的剖切。

該工作面沒有斷層，不考慮斷層建模。將上述建模數(shù)據(jù)導(dǎo)入到TIM-3D軟件中，通過確定模型邊界、建立煤層層面、模型裁剪等步驟建立煤層的上表面和下表面。再結(jié)合槽波地震勘探預(yù)測的構(gòu)造范圍建立砂巖沖刷帶線框模型以構(gòu)建初始工作面靜態(tài)模型(圖4)，圖中藍(lán)色部分表示槽波地震勘探預(yù)測的砂巖沖刷帶范圍。

圖4 初始工作面靜態(tài)模型Fig.4 Static model of the initial working face

初始靜態(tài)模型的精度是有限的，僅在巷道附近區(qū)域及工作面內(nèi)部鉆孔穿層處附近區(qū)域精度較高。理論和實踐表明：在原有煤層厚度的基礎(chǔ)上，通過不斷融入回采揭露的煤層厚度，可進(jìn)一步提高工作面前方煤厚的預(yù)測精度[34]。筆者對工作面進(jìn)行精細(xì)化定位與寫實工作，記錄采樣點的位置(液壓支架編號)、煤層傾角、采高、構(gòu)造等信息，換算成煤層的頂部和底部坐標(biāo)，重復(fù)上述建模步驟建立高精度的回采工作面動態(tài)模型。

2.4 地質(zhì)模型切割與可視化展示

采用數(shù)字孿生系統(tǒng)對地質(zhì)模型進(jìn)行切割與可視化展示。數(shù)字孿生系統(tǒng)能夠根據(jù)克里金插值法將地質(zhì)模型切割出智能開采要求的均勻網(wǎng)格并進(jìn)行展示。數(shù)字孿生系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前智能開采位置，可切割出當(dāng)前十刀的截割曲線。此外，數(shù)字孿生系統(tǒng)還融入了智能開采的設(shè)備姿態(tài)等關(guān)鍵信息。

將該工作面地質(zhì)模型導(dǎo)入到數(shù)字孿生系統(tǒng)中進(jìn)行展示，根據(jù)該工作面智能開采要求，將該模型切割出0.05 m(傾向)×0.1 m(走向)的均勻網(wǎng)格，結(jié)合當(dāng)前回采位置，切割出當(dāng)前十刀的截割曲線，將截割曲線下發(fā)至采煤機，為采煤機滾筒自動調(diào)高提供地質(zhì)依據(jù)。數(shù)字孿生系統(tǒng)融入采煤機位置、運行參數(shù)、姿態(tài)等關(guān)鍵開采信息，根據(jù)數(shù)字孿生同步映射技術(shù)可實現(xiàn)井下開采場景的地面真實還原。圖5為數(shù)字孿生系統(tǒng)主界面。

3 誤差分析

工作面三維地質(zhì)模型構(gòu)建的目的是為智能開采提供精準(zhǔn)的地質(zhì)導(dǎo)向，因此必須有較高的精度和實用價值。該工作面地質(zhì)模型融合了工作面所有地質(zhì)探測工程的施工資料，對其進(jìn)行精度評價具有代表性。煤層厚度預(yù)測的準(zhǔn)確性是模型精度的重要指標(biāo)，為此，結(jié)合回采過程中實際揭露的煤層厚度與地質(zhì)模型預(yù)測厚度進(jìn)行對比分析，開展三維地質(zhì)模型的誤差分析。地質(zhì)模型的精度要考慮整個工作面內(nèi)的煤厚精度，以平均絕對誤差、均方根誤差、最大誤差、最小誤差、誤差區(qū)間頻數(shù)來綜合衡量模型的誤差。

3.1 初始靜態(tài)地質(zhì)模型誤差分析

依據(jù)地面鉆孔、巷道精細(xì)化測量與寫實、鉆孔測量、槽波地震勘探建立的初始靜態(tài)地質(zhì)模型預(yù)測了整個工作面的煤厚信息。根據(jù)靜態(tài)地質(zhì)模型切割剖面換算出推采方向切眼前方200、300、400和500 m工作面的煤厚預(yù)測值，再結(jié)合實際開采揭露的煤厚測量值分析初始靜態(tài)地質(zhì)模型的精度。依據(jù)煤厚預(yù)測值與實際測量值繪制出切眼前方不同距離處工作面的煤厚對比曲線(圖6)。

由圖6可知，初始靜態(tài)模型預(yù)測的煤厚值基本都是線性的，而實際揭露的煤厚值是在小范圍內(nèi)波動的。這是由于工作面內(nèi)部的煤層穿層點相比巷道實際測量點少，而且工作面內(nèi)部鉆孔穿層點離兩側(cè)巷道都較近?？梢娯叫栝_發(fā)孔中物探、地質(zhì)探測雷達(dá)等智能探測設(shè)備，以提高工作面內(nèi)部的整體探測精度。此外，工作面兩側(cè)煤厚的預(yù)測差值也在20 cm左右，因此巷道兩側(cè)20 m左右的標(biāo)志點間隔應(yīng)進(jìn)一步縮小，但依據(jù)目前的定位與測量水平需要很大的工作量。巷道定位測量機器人與工作面掘進(jìn)自動化寫實都是今后發(fā)展方向。

統(tǒng)計煤厚真實值與測量值間的絕對值誤差與區(qū)間頻數(shù)(表3)，可見靜態(tài)地質(zhì)模型的最大絕對誤差為0.51 m，達(dá)到了“白箱模型”預(yù)測的米級—亞米級精度。不同距離對應(yīng)的各誤差區(qū)間頻數(shù)相差不大，且均有20%左右的采樣點預(yù)測誤差超過30 cm，加上該工作面采煤機15 cm左右的采高控制誤差，對于平均煤厚2.71 m的中厚煤層來說，尚不能滿足智能開采的精度要求。切眼前方不同距離的相關(guān)誤差不大(圖7)，可見靜態(tài)模型預(yù)測煤厚誤差在整個工作面整體分布較均勻，每個剖面周圍的采樣點數(shù)量相差不大。

圖5 數(shù)字孿生系統(tǒng)主界面Fig.5 The main interface of the TIOE-DT

圖6 切眼前方不同距離工作面煤厚預(yù)測對比曲線Fig.6 Comparison curve of coal thickness prediction at different distances in front of the cut

表3 靜態(tài)模型切眼前方不同距離工作面煤厚預(yù)測誤差統(tǒng)計Table 3 Statistics of coal thickness prediction errors at different distances in front of the cut in the static model

圖7 靜態(tài)模型相關(guān)誤差曲線Fig.7 The orrelation error curve of static model

3.2 動態(tài)模型誤差分析

靜態(tài)地質(zhì)模型不能達(dá)到智能開采的精度要求，必須結(jié)合工作面回采最新揭露的地質(zhì)資料對靜態(tài)模型進(jìn)行動態(tài)精細(xì)修正，以實現(xiàn)工作面前方的有限透明。理論和實踐表明，回采工作面遞進(jìn)式煤厚動態(tài)預(yù)測方法，可以顯著提高煤厚的預(yù)測精度[34]。將工作面最新揭露的煤厚、傾角等地質(zhì)信息融入到原先的動態(tài)地質(zhì)模型中，進(jìn)行模型的進(jìn)一步優(yōu)化。當(dāng)工作面推采至中部540 m時，融入最新的地質(zhì)信息，進(jìn)行模型的更新，在此之前，已經(jīng)對模型進(jìn)行了多次更新。此次更新后，最新的地質(zhì)模型預(yù)測了工作面前方1、3、5、8、10和15 m的煤厚值，在回采過程中，對工作面的煤厚值進(jìn)行實際測量，以驗證更新后地質(zhì)模型的精度。其推采方向工作面前方不同距離處煤厚對比曲線如圖8所示。

圖8 動態(tài)模型前方煤厚對比曲線Fig.8 Coal thickness comparison curve in front of the dynamic model

由圖8可知，更新后的地質(zhì)模型預(yù)測前方煤厚是波浪狀起伏的，且15 m范圍內(nèi)的起伏形態(tài)與真實揭露形態(tài)較一致。預(yù)測前10 m范圍內(nèi)工作面兩端的預(yù)測誤差較小，因此，控制巷道標(biāo)志點的間隔應(yīng)不大于10 m。統(tǒng)計了動態(tài)更新后推采方向模型前方不同距離的相關(guān)絕對誤差和絕對誤差區(qū)間的頻數(shù)(表4)，可見動態(tài)地質(zhì)模型預(yù)測煤厚誤差明顯小于靜態(tài)地質(zhì)模型，但隨著距離的增大，其絕對誤差也在線性增大(圖9)。15 m范圍內(nèi)煤厚平均誤差小于15 cm，基本達(dá)到“透明模型”亞米級的精度。從誤差絕對值區(qū)間頻數(shù)統(tǒng)計來看，8 m范圍內(nèi)煤厚預(yù)測誤差基本在15 cm以內(nèi)，15 m范圍內(nèi)煤厚預(yù)測誤差基本都在30 cm以內(nèi)。可見對于黃陵礦區(qū)中厚煤層智能開采而言，工作面地質(zhì)模型動態(tài)更新的推采距離不應(yīng)該大于15 m。以采煤機5 m/min的運行速度計算，切眼長度為261 m的工作面基本可以保證兩個班的智能開采精度。在檢修班作業(yè)時，將測得的工作面地質(zhì)信息再次用于模型的更新優(yōu)化。

3.3 誤差來源分析

模型的誤差是采樣點測量誤差、采樣數(shù)據(jù)量及其分布、插值算法選取共同造成的。

采樣點測量誤差是儀器誤差、人工操作誤差、探測技術(shù)裝備受限共同造成的。受儀器精度的限制，采高、煤厚、傾角等測量數(shù)據(jù)會存在誤差。人工測量時沒有規(guī)范使用測量儀器，劃分煤巖界面不準(zhǔn)確等因素會導(dǎo)致測量誤差。受探測技術(shù)裝備的影響，無法準(zhǔn)確探測到工作面內(nèi)頂煤和底煤的厚度，在煤層頂?shù)撞槐┞兜那闆r下，煤層底部受浮煤影響不能準(zhǔn)確識別，煤層頂部受綜采裝備空間限制不能準(zhǔn)確識別，僅能測得當(dāng)前的采高值近似代表煤厚值，進(jìn)而造成煤厚測量誤差。

表4 動態(tài)模型工作面前方不同距離煤厚相關(guān)誤差統(tǒng)計Table 4 Statistics of related errors of coal thickness at different distances in front of the working face

圖9 動態(tài)模型相關(guān)誤差Fig.9 Relative error of the dynamic model

采樣數(shù)據(jù)量的多少及其分布情況直接影響模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和精度。待開采點的煤厚預(yù)測值是采樣點煤厚值通過插值算法得到的，采樣點的多少會直接影響到模型的精度。采樣點部分不均勻會導(dǎo)致采樣集中的地方模型精度高，例如靜態(tài)地質(zhì)模型采樣點大多集中在兩側(cè)巷道，導(dǎo)致切割剖面的煤厚曲線基本是線性的，存在較大的誤差。

建模插值算法選取不合理也會影響到模型的精度，常用的地質(zhì)建模插值算法有反距離加權(quán)插值、克里金插值、DSI插值等，不同插值算法得出的結(jié)果存在差別。DSI插值與采樣點距離有關(guān)，距離越近，其預(yù)測值越接近真實值，所以會造成動態(tài)模型隨著前方距離的增加模型相關(guān)誤差變大的結(jié)果。

4 結(jié)論

a.以黃陵一號礦某智能工作面為例，建立了初始靜態(tài)地質(zhì)模型和回采動態(tài)地質(zhì)模型，搭載數(shù)字孿生系統(tǒng)對智能開采地質(zhì)模型進(jìn)行展示。靜態(tài)模型和動態(tài)模型的精度均達(dá)到了“白箱模型”和“透明模型”的精度預(yù)測范圍。靜態(tài)地質(zhì)模型不能達(dá)到智能開采的精度要求，動態(tài)地質(zhì)模型地質(zhì)信息是有限透明的，15 m范圍內(nèi)煤厚預(yù)測誤差基本在30 cm以內(nèi)，能夠滿足智能化開采的要求。

b.模型的誤差是采樣點測量誤差、采樣數(shù)據(jù)量不足及其分布、插值算法選取不可靠等共同造成的。為保證智能開采煤層三維地質(zhì)模型的精度，對于黃陵礦區(qū)的中厚煤層而言，控制巷道標(biāo)志點的間隔應(yīng)不大于10 m，動態(tài)模型更新的推采距離應(yīng)不大于15 m。

c.建模數(shù)據(jù)的收集耗費了大量的人力物力，今后還需開發(fā)巷道測量機器人、激光雷達(dá)、煤巖識別等關(guān)鍵智能化設(shè)備系統(tǒng)，以完成建模數(shù)據(jù)的自動搜集與處理，減輕工人勞動強度。工作面前方地質(zhì)信息透明化的程度還需進(jìn)一步提高，今后仍需開發(fā)隨采地震、孔中地質(zhì)雷達(dá)等高精度地質(zhì)探測裝備來進(jìn)一步提高整體模型的精度，為智能化開采提供可靠的地質(zhì)保障技術(shù)。