現(xiàn)階段，礦山信息化建設(shè)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(shí)服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)局部少人化和無(wú)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(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動(dòng)控制、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代礦山開(kāi)發(fā)技術(shù)深度融合，以云平臺(tái)和移動(dòng)端PP為媒介實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)過(guò)程信息的可視化與全面感知，以傳感器為信息源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦山及設(shè)備狀態(tài)，以多源異構(gòu)數(shù)據(jù)和精細(xì)化三維地質(zhì)建模實(shí)現(xiàn)礦山透明化，以云端計(jì)算和邊緣計(jì)算實(shí)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(shí)現(xiàn)智能分析和預(yù)測(cè)預(yù)警，以自動(dòng)化設(shè)備和移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)進(jìn)行智能調(diào)度，形成礦山全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的完整智能系統(tǒng)，有助于減少礦山災(zāi)害的發(fā)生以及人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，提升生產(chǎn)過(guò)程的自治化和自主化運(yùn)行管控水平。因此，對(duì)開(kāi)采擾動(dòng)下的地表沉陷過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并建立精細(xì)化三維模型，搭建可視化監(jiān)測(cè)監(jiān)控平臺(tái)，從而實(shí)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(lái)，隨著激光掃描技術(shù)及無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量等技術(shù)的不斷發(fā)展，精細(xì)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(guān)于精細(xì)化建模方法的探索更是成為了廣大科研機(jī)構(gòu)的研究焦點(diǎn)。

對(duì)于巖體信息精細(xì)化表征，探地雷達(dá)、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(jié)構(gòu)、構(gòu)造信息的主流手段。學(xué)者通過(guò)對(duì)勘探鉆孔進(jìn)行鉆孔電視成像，對(duì)鉆孔取得的巖，進(jìn)行裂縫識(shí)別和統(tǒng)計(jì)研究，并提出基于鉆孔攝像和巖芯數(shù)據(jù)的裂縫識(shí)別解譯算法，提高鉆孔和巖數(shù)據(jù)的利用效率和準(zhǔn)確度。此外，利用鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)數(shù)據(jù)，如軸壓、轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)速度以及聲波信息等來(lái)預(yù)測(cè)巖體物理力學(xué)參數(shù)（力學(xué)參數(shù)、巖體質(zhì)量、可爆性、滲透性等），建立精細(xì)化模型，并取得較好應(yīng)用。

云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的發(fā)展，為礦山三維場(chǎng)景的云端化集成創(chuàng)造了條件?；?/span>虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，相關(guān)人員可直觀查看礦山現(xiàn)狀，并可真實(shí)地模擬礦井災(zāi)害發(fā)生過(guò)程，針對(duì)性地制定有關(guān)防范對(duì)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(shù)應(yīng)用在礦山領(lǐng)域主要集中在安全培訓(xùn)和安全生產(chǎn)等方面。

阿爾哈達(dá)鉛鋅礦采空區(qū)群眾多且分布較為復(fù)雜，極易引發(fā)地表沉降等礦山災(zāi)害事故。包含攝影測(cè)量、InSAR數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、探地雷達(dá)等在內(nèi)的單一數(shù)據(jù)源和礦山精細(xì)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(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警的需求。

在此背景下，東北大學(xué)朱萬(wàn)成教授團(tuán)隊(duì)阿爾哈達(dá)鉛鋅礦為例，開(kāi)展了多源數(shù)據(jù)融合的礦山精細(xì)化建模方法與虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)研發(fā)工作。

具體成果如下：

將精細(xì)化地質(zhì)建模技術(shù)與礦山災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法相結(jié)合，搭建了兼容PC端瀏覽器和手機(jī)端APP的三維可視化的地表災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)

）采用Hermite徑向基隱函數(shù)、MaskR-CNN網(wǎng)絡(luò)和反距離加權(quán)插值法等多源數(shù)據(jù)融合的礦山精細(xì)化建模方法，利用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量、InSAR數(shù)據(jù)、鉆孔巖芯等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了地表形態(tài)、地層分布及巖體質(zhì)量等信息的精細(xì)化智能表征，以及由表及里的礦山精細(xì)化模型構(gòu)建。

）研發(fā)了一種巖體質(zhì)量智能計(jì)算的移動(dòng)端APP進(jìn)行鉆孔巖芯數(shù)據(jù)快速采集及智能識(shí)別，并采用WebGL和云計(jì)算技術(shù)搭建了兼容PC端瀏覽器和手機(jī)端APP的三維可視化監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)。

）該平臺(tái)被應(yīng)用到阿爾哈達(dá)鉛鋅礦，融合精細(xì)化模型和構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)礦山場(chǎng)景，將研究對(duì)象的空間數(shù)據(jù)信息、監(jiān)測(cè)信息以及精細(xì)化建模等進(jìn)行了統(tǒng)一管理和可視化。

研究表明：三維虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的多終端嵌入以及礦山災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)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(cè)數(shù)據(jù)融合示意

基于鉆孔巖芯的巖體質(zhì)量精細(xì)化表征

盒識(shí)別與RQD計(jì)算的APP

巖體質(zhì)量精細(xì)化表征與建模

(a) PC端瀏覽器界面

虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景平臺(tái)集成

作者簡(jiǎn)介

驗(yàn)室主任。《金屬礦山》青年專家學(xué)術(shù)委員，《地質(zhì)與勘探》、《成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》青年編委，成都理工大學(xué)首屆優(yōu)秀研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)成員，“自然資源部西藏主要成礦帶大型-特大型礦床勘查評(píng)價(jià)和研究科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”和“自然資源部高層次科技創(chuàng)新人才工程科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”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(gè)大型-超大型礦床的勘查評(píng)價(jià)，主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專題、四川省自然科學(xué)基金及各類橫向項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表文章70余篇，主編專著2部，參編教材2部

朱萬(wàn)成

朱萬(wàn)成，東北大學(xué)二級(jí)教授，資源與土木工程學(xué)院院長(zhǎng)，采礦工程和工程力學(xué)專業(yè)博士研究生導(dǎo)師，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者（2016—2020），國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才（2018—2020），德國(guó)洪堡學(xué)者（2006—2007），中國(guó)青年科技獎(jiǎng)獲得者（2013），國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家（2022—2024）。從事巖石損傷破壞機(jī)理與礦山動(dòng)力災(zāi)害預(yù)警及防控技術(shù)研究，發(fā)表SCI論文100余篇，論著他引12000余篇次，兼任中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事、國(guó)際雜志IJRMMS副主編（2017以來(lái)）和《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》《金屬礦山》等多個(gè)雜志的編委。朱萬(wàn)成教授一直從事巖石損傷與破裂過(guò)程及其誘發(fā)礦山動(dòng)力災(zāi)害的機(jī)理研究。圍繞著“巖體損傷與破裂及其致災(zāi)機(jī)理”這一科學(xué)問(wèn)題，以“巖體損傷”為主線，考慮巖體結(jié)構(gòu)特征和“三高”賦存環(huán)境（可統(tǒng)稱為致災(zāi)環(huán)境）的影響，提出了煤巖體參數(shù)及損傷的表征方法，構(gòu)建了“三高一擾動(dòng)”條件下巖石損傷與破裂的本構(gòu)關(guān)系，發(fā)展了巖石損傷與破裂過(guò)程數(shù)值模擬方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究揭示了“三高一擾動(dòng)”下巖石的損傷與破裂過(guò)程及其誘發(fā)巖爆、突水等礦山動(dòng)力災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)理；建立了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬相結(jié)合的礦山采動(dòng)致災(zāi)過(guò)程分析方法，研發(fā)了礦山采動(dòng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)，相關(guān)成果在河鋼石人溝鐵礦，山東黃金新城金礦、阿爾哈達(dá)鉛鋅礦，鞍鋼礦業(yè)弓長(zhǎng)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(yīng)用，用于礦山邊坡滑坡和空區(qū)垮塌災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)警，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)措施的實(shí)施，防控了礦山動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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王江梅，關(guān)凱，朱萬(wàn)成，徐曉冬，劉陽(yáng)曉，高楠，秦瑞博，李薈.多源數(shù)據(jù)融合的礦山精細(xì)化建模方法與虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)搭建[J].金屬礦山，2025（3）：158-167.

《金屬礦山》簡(jiǎn)介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國(guó)金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國(guó)工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國(guó)科技核心期刊）、中國(guó)精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來(lái)源期刊）、中國(guó)百?gòu)?qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國(guó)核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國(guó)期刊方陣雙百期刊、國(guó)家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國(guó)化學(xué)文摘（CA）、美國(guó)劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國(guó)家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國(guó)科技信息研究所發(fā)布的《2024中國(guó)科技期刊引證報(bào)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(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

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編排：余思晨

審核：王小兵

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