近日，視界生伴式上51GIM煤礦全時(shí)空孿生伴采系統(tǒng)在紅慶河煤礦正式投入運(yùn)營(yíng)！煤礦該系統(tǒng)由51WORLD聯(lián)合重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、空李礦正重慶高維智礦共同研發(fā)推出。采系

紅慶河煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯，紅慶河煤是視界生伴式上國(guó)家煤炭工業(yè)“十二五”規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目之一，作為特大型現(xiàn)代化礦井，煤礦其建設(shè)規(guī)模達(dá)800萬(wàn)噸/年。空李礦正如此大規(guī)模的采系開(kāi)采體量，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管控與災(zāi)害防治提出了更高要求。紅慶河煤

在51GIM的視界生伴式上技術(shù)加持下，紅慶河煤礦就像擁有了一臺(tái)高精度CT機(jī)：可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地下幾百米深地質(zhì)變化；精準(zhǔn)定位災(zāi)害靶點(diǎn)（煤礦中最容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害、煤礦或已出現(xiàn)災(zāi)害隱患的空李礦正具體位置或區(qū)域），靶點(diǎn)準(zhǔn)確率高達(dá)95%；災(zāi)害靶向防控，采系智能推演各類(lèi)防治方案，紅慶河煤減少現(xiàn)場(chǎng)無(wú)效防控，效率大幅提升70%。

51GIM投產(chǎn)見(jiàn)效的背后，不僅是一座煤礦在災(zāi)害防治領(lǐng)域的智能升級(jí)，更是我國(guó)煤礦災(zāi)害防治向“精準(zhǔn)、安全、高效”轉(zhuǎn)型道路上的一次成功實(shí)踐與創(chuàng)新探索。

紅慶河煤礦

中國(guó)作為煤炭大國(guó)，50%以上能源供給來(lái)自煤炭，煤炭在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。

隨著煤炭資源開(kāi)采深度加深，以每年10-25m的速度向深部蔓延，沖擊地壓、瓦斯、水害等動(dòng)力災(zāi)害越來(lái)越重，嚴(yán)重危害煤礦安全生產(chǎn)。精準(zhǔn)災(zāi)害預(yù)警防治迫在眉睫。

針對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，51WORLD聯(lián)合重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、重慶高維智礦共同研發(fā)推出51GIM煤礦全時(shí)空孿生伴采系統(tǒng)(GeoEnergy Intelligent Model)。

作為行業(yè)首個(gè)“動(dòng)力災(zāi)害靶向治理”智能級(jí)應(yīng)用，51GIM融合三維地質(zhì)建模、多源AI算法（由重慶大學(xué)與高維智礦聯(lián)合研發(fā)），帶來(lái)煤礦災(zāi)害防治新范式：告別“廣撒網(wǎng)”模式，精準(zhǔn)定位、分析災(zāi)害靶點(diǎn)，即煤礦中最容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害、或已出現(xiàn)災(zāi)害隱患的具體位置或區(qū)域，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性預(yù)警；以靶點(diǎn)為導(dǎo)向，匹配針對(duì)性的防治技術(shù)和方案，并智能推演，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的精準(zhǔn)管控與治理，避免盲目施策。

“十四五”以來(lái)，我國(guó)現(xiàn)代化煤炭產(chǎn)業(yè)體系加快構(gòu)建，煤炭產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力穩(wěn)步提升。類(lèi)似紅慶河規(guī)模的千萬(wàn)噸級(jí)煤礦有近百座，年產(chǎn)120萬(wàn)噸以上的大型現(xiàn)代化煤礦有3600多座。

隨著51GIM從技術(shù)探索走向規(guī)模化落地，它有望為這些現(xiàn)代化煤礦提供更精準(zhǔn)、高效的安全管理能力，促進(jìn)煤礦災(zāi)害防治邁向智能化階段，從源頭降低事故發(fā)生概率。

一、煤礦安全生產(chǎn)面臨“卡脖子”難題

如何在地球深處安全采煤，是當(dāng)前煤礦行業(yè)迫在眉睫、必須答好的重大課題。

我國(guó)煤炭資源分布差異大，開(kāi)采條件極其復(fù)雜，多數(shù)資源在深部，在5.97萬(wàn)億噸煤炭資源儲(chǔ)量中，1000米以深占53%。隨著煤礦開(kāi)采逐漸由淺入深，以動(dòng)力災(zāi)害為主要代表的煤礦事故頻繁，這類(lèi)災(zāi)害具有孕災(zāi)時(shí)間長(zhǎng)、前兆信息隱匿、災(zāi)變爆發(fā)迅猛等顯著特征，給防控防治帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)難度。

且盡管自21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)在煤礦動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)上取得了成果，但仍存在諸多短板和不足。第一，監(jiān)測(cè)范圍有限，災(zāi)害靶點(diǎn)定位模糊。精準(zhǔn)預(yù)警是動(dòng)力災(zāi)害防控的核心。而

傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段，監(jiān)測(cè)覆蓋范圍有限，無(wú)法動(dòng)態(tài)捕捉與精準(zhǔn)識(shí)別災(zāi)害靶點(diǎn)，比如，大范圍情況下無(wú)法對(duì)應(yīng)力分布進(jìn)行感知（應(yīng)力即地殼中固體巖石在自然狀態(tài)下承受的應(yīng)力狀態(tài)，它是煤與瓦斯突出、沖擊地壓和巷道變形破壞的主要?jiǎng)恿?lái)源）；大范圍情況下無(wú)法對(duì)應(yīng)力集中區(qū)進(jìn)行感知；大范圍情況下無(wú)法對(duì)應(yīng)力轉(zhuǎn)移進(jìn)行感知；大范圍情況下無(wú)法對(duì)應(yīng)力未來(lái)的轉(zhuǎn)移進(jìn)行感知。災(zāi)害靶點(diǎn)定位模糊，為精準(zhǔn)預(yù)警和防治帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

第二，粗放式防治，資源利用率低。在災(zāi)害防治上，高度依賴過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)、可驗(yàn)證的數(shù)據(jù)支撐，無(wú)法量化評(píng)估防治效果，面對(duì)各類(lèi)防治問(wèn)題給不出準(zhǔn)確、可靠的答案，比如不知道什么時(shí)候防控、不知道應(yīng)該在什么地方防控、無(wú)法判斷鉆孔位置是否精準(zhǔn)、無(wú)法判斷卸壓效果是否良好……缺乏精準(zhǔn)防控導(dǎo)向的粗放式防治模式，效率較低，容易造成一定程度的資源浪費(fèi)，包括人力、物力。為了有效預(yù)防和減輕動(dòng)力災(zāi)害帶來(lái)的損失，構(gòu)建更智能、更精準(zhǔn)、更高效的煤礦災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)顯得尤為重要。

二、51GIM四大核心優(yōu)勢(shì)

在此背景下，51WORLD聯(lián)合國(guó)內(nèi)頂尖科研團(tuán)隊(duì)，推出51GIM煤礦全時(shí)空孿生伴采系統(tǒng)，致力于解決行業(yè)“卡脖子”難題。

相比傳統(tǒng)防控手段，51GIM在以下四大方面具有核心優(yōu)勢(shì)：

1.“透明”地下百米，地質(zhì)構(gòu)造清晰可見(jiàn)

隨著礦山開(kāi)采深度和復(fù)雜度的增加，地下地質(zhì)條件變化頻繁，地質(zhì)層信息的動(dòng)態(tài)、及時(shí)更新對(duì)于災(zāi)害防控變得至關(guān)重要。

51GIM基于動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型生成算法，構(gòu)建動(dòng)態(tài)更新的地質(zhì)模型，能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)反映開(kāi)采過(guò)程中的地質(zhì)條件變化。原本隱匿的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)變得 “清晰可見(jiàn)”。

如此一來(lái)，礦區(qū)管理者通過(guò)“透視”地層，直觀掌握煤層、斷層等關(guān)鍵地質(zhì)構(gòu)造后，避免在開(kāi)采過(guò)程中誤判地質(zhì)環(huán)境，提前規(guī)劃避開(kāi)潛在的災(zāi)害區(qū)域。 

2.災(zāi)害靶點(diǎn)精準(zhǔn)鎖定，靶點(diǎn)準(zhǔn)確率高達(dá)95%

災(zāi)害預(yù)警的關(guān)鍵在于災(zāi)害靶點(diǎn)（即煤礦中最容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，或已出現(xiàn)災(zāi)害隱患的具體位置或區(qū)域）的精準(zhǔn)鎖定。而災(zāi)害靶點(diǎn)鎖定的關(guān)鍵又在于地應(yīng)力的精準(zhǔn)計(jì)算與分析。

這是由于隨著煤礦開(kāi)采深度與范圍的不斷拓展，地下地質(zhì)構(gòu)造持續(xù)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化——采空區(qū)自然坍塌后，會(huì)牽引周邊地質(zhì)層出現(xiàn)移動(dòng)、斷裂、變形等連鎖反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致地質(zhì)層的應(yīng)力變化（分布狀態(tài)被打破、出現(xiàn)局部過(guò)度集中或異常釋放），當(dāng)這種應(yīng)力異常突破巖層承載極限時(shí)，便會(huì)引發(fā)沖擊地壓、頂板垮塌等煤礦動(dòng)力災(zāi)害。

在動(dòng)態(tài)更新的地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，51GIM融合了巖石力學(xué)、采動(dòng)應(yīng)力數(shù)據(jù)、地球物理等，建立起精密的網(wǎng)格坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)孿生計(jì)算，從災(zāi)變的底層機(jī)理出發(fā)進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)計(jì)算應(yīng)力分布，預(yù)測(cè)應(yīng)力分布。

就像給整個(gè)煤礦裝上了一臺(tái)“高精度CT機(jī)”，51GIM能在空間、時(shí)間、強(qiáng)度三個(gè)維度上，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害靶點(diǎn)的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、定位，靶點(diǎn)準(zhǔn)確率穩(wěn)定在95%以上。

3.靶向治理、智能推演，防治效率提升70%

精準(zhǔn)找到災(zāi)害靶點(diǎn)后，如何防控？用哪種手段防控？傳統(tǒng)防控手段高度依靠經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法為防治提供科技、精準(zhǔn)的決策支持。

51GIM打破了被動(dòng)響應(yīng)、經(jīng)驗(yàn)防控的局限，通過(guò)“靶向治理+智能推演”，實(shí)現(xiàn)智能診斷與精準(zhǔn)防控。

由于精準(zhǔn)鎖定了災(zāi)害靶點(diǎn)，防治就有了抓手和目標(biāo)。

以災(zāi)害靶點(diǎn)為導(dǎo)向，系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)態(tài)孿生計(jì)算，對(duì)爆破、鉆孔卸壓、水力壓裂等多種防控方案進(jìn)行參數(shù)化模擬與效果分析，提前預(yù)知方案實(shí)施效果，幫助管理者制定出最優(yōu)、最有效的災(zāi)害防治策略。

以鉆孔卸壓方案設(shè)計(jì)與預(yù)演為例，系統(tǒng)可支持用戶對(duì)異常區(qū)域設(shè)計(jì)鉆孔卸壓方案，包括鉆孔數(shù)量、孔徑、孔深、打孔位置等參數(shù)，并根據(jù)用戶設(shè)計(jì)的參數(shù)，計(jì)算方案實(shí)施后的應(yīng)力分布預(yù)測(cè)并孿生呈現(xiàn)其措施效果。

這種基于靶點(diǎn)的精準(zhǔn)施治，不僅顯著減少無(wú)效防控，更提升了災(zāi)害治理的針對(duì)性和效率，最高可達(dá)70%以上，真正實(shí)現(xiàn)“靶向防治”，為礦區(qū)帶來(lái)實(shí)在的效益。

3.AI主動(dòng)洞察

更關(guān)鍵的是，51GIM引入第三方AI大模型，通過(guò)AI智能分析系統(tǒng)，可自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前工作面的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)靶點(diǎn)，并對(duì)多種防控方案進(jìn)行對(duì)比推演，生成結(jié)構(gòu)化的專業(yè)級(jí)風(fēng)險(xiǎn)防控報(bào)告。系統(tǒng)支持日?qǐng)?bào)自動(dòng)推送，讓用戶無(wú)需等待、無(wú)需人工整理，即可隨時(shí)隨地掌握最新的災(zāi)害態(tài)勢(shì)與防控成效。這一能力首次實(shí)現(xiàn)了煤礦災(zāi)害防控從“人工分析”向“AI主動(dòng)洞察”的跨越，真正讓風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估更及時(shí)、更精準(zhǔn)、更智能。

三、產(chǎn)學(xué)研深度融合，權(quán)威團(tuán)隊(duì)保駕護(hù)航

2025年5月，51WORLD與重慶大學(xué)、高維智礦聯(lián)合成立“地質(zhì)能源開(kāi)發(fā)數(shù)字孿生聯(lián)合研究中心”，為51GIM的技術(shù)先進(jìn)性和應(yīng)用可靠性提供了有力保障，也為產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的信任基礎(chǔ)，未來(lái)，三家將繼續(xù)聚焦煤礦地質(zhì)災(zāi)害智能預(yù)警與控制技術(shù)，開(kāi)展持續(xù)、深度研發(fā)工作。

關(guān)于重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室：實(shí)驗(yàn)室于2023年3月獲科技部批準(zhǔn)，是世界一流、具有廣泛國(guó)際影響的煤礦災(zāi)害防控研究基地。當(dāng)前，實(shí)驗(yàn)室面向國(guó)家能源安全新戰(zhàn)略、煤炭安全高效開(kāi)采的行業(yè)需求，重點(diǎn)圍繞深部開(kāi)采、高強(qiáng)度開(kāi)采、智能化無(wú)人開(kāi)采背景下煤礦災(zāi)害防控的前沿基礎(chǔ)及重大科技難題開(kāi)展研究。

關(guān)于重慶高維智礦科技有限公司：主要從事煤礦災(zāi)害智能監(jiān)測(cè)預(yù)警算法、系統(tǒng)及平臺(tái)開(kāi)發(fā)，在礦山、邊坡智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警領(lǐng)域有雄厚實(shí)力，致力于以“AI+孿生”的方式，解決地下能礦資源開(kāi)采過(guò)程中面臨的諸多安全問(wèn)題。

當(dāng)前煤礦行業(yè)動(dòng)力災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)存在預(yù)警滯后、防治手段被動(dòng)等難點(diǎn)堵點(diǎn)，制約行業(yè)安全發(fā)展。

51GIM煤礦全時(shí)空孿生伴采系統(tǒng)的落地應(yīng)用，為煤炭行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)樹(shù)立了全新行業(yè)標(biāo)桿。

它構(gòu)建了一套針對(duì)災(zāi)害預(yù)警防治的靶向防控新范式，將地下百米深處的地質(zhì)構(gòu)造、煤層動(dòng)態(tài)、水文變化等復(fù)雜信息，轉(zhuǎn)化為可可視化、可推演、可調(diào)控的數(shù)字資產(chǎn)，讓原本隱匿的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)變得 “透明可見(jiàn)”，讓以往依賴經(jīng)驗(yàn)判斷的防治模式，升級(jí)為基于數(shù)據(jù)分析、AI智能預(yù)警的精準(zhǔn)化管控體系。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著51GIM在各礦區(qū)的落地與應(yīng)用，它將加速帶動(dòng)礦山災(zāi)害防控模式從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)走向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、從被動(dòng)響應(yīng)走向主動(dòng)預(yù)警，助推中國(guó)煤礦地質(zhì)災(zāi)害治理邁向更安全、更智能、更高效的新階段。