近日，視界生伴式上51GIM煤礦全時空孿生伴采系統(tǒng)在紅慶河煤礦正式投入運營！煤礦該系統(tǒng)由51WORLD聯(lián)合重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制全國重點實驗室、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家煤炭工業(yè)“十二五”規(guī)劃建設(shè)項目之一，作為特大型現(xiàn)代化礦井，煤礦其建設(shè)規(guī)模達800萬噸/年?？绽畹V正如此大規(guī)模的采系開采體量，對風(fēng)險管控與災(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高精度CT機：可實時動態(tài)監(jiān)測地下幾百米深地質(zhì)變化；精準(zhǔn)定位災(zāi)害靶點（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），靶點準(zhǔn)確率高達95%；災(zāi)害靶向防控，采系智能推演各類防治方案，紅慶河煤減少現(xiàn)場無效防控，效率大幅提升70%。

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

紅慶河煤礦

中國作為煤炭大國，50%以上能源供給來自煤炭，煤炭在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有舉足輕重的地位。

隨著煤炭資源開采深度加深，以每年10-25m的速度向深部蔓延，沖擊地壓、瓦斯、水害等動力災(zāi)害越來越重，嚴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。

針對行業(yè)痛點，51WORLD聯(lián)合重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制全國重點實驗室、重慶高維智礦共同研發(fā)推出51GIM煤礦全時空孿生伴采系統(tǒng)(GeoEnergy Intelligent Model)。

作為行業(yè)首個“動力災(zāi)害靶向治理”智能級應(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，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，實現(xiàn)針對性預(yù)警；以靶點為導(dǎo)向，匹配針對性的防治技術(shù)和方案，并智能推演，實現(xiàn)對災(zāi)害的精準(zhǔn)管控與治理，避免盲目施策。

“十四五”以來，我國現(xiàn)代化煤炭產(chǎn)業(yè)體系加快構(gòu)建，煤炭產(chǎn)業(yè)綜合實力穩(wěn)步提升。類似紅慶河規(guī)模的千萬噸級煤礦有近百座，年產(chǎn)120萬噸以上的大型現(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。

我國煤炭資源分布差異大，開采條件極其復(fù)雜，多數(shù)資源在深部，在5.97萬億噸煤炭資源儲量中，1000米以深占53%。隨著煤礦開采逐漸由淺入深，以動力災(zāi)害為主要代表的煤礦事故頻繁，這類災(zāi)害具有孕災(zāi)時間長、前兆信息隱匿、災(zāi)變爆發(fā)迅猛等顯著特征，給防控防治帶來了諸多挑戰(zhàn)難度。

且盡管自21世紀(jì)以來，我國在煤礦動力災(zāi)害監(jiān)測預(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)測范圍有限，災(zāi)害靶點定位模糊。精準(zhǔn)預(yù)警是動力災(zāi)害防控的核心。而

傳統(tǒng)監(jiān)測手段，監(jiān)測覆蓋范圍有限，無法動態(tài)捕捉與精準(zhǔn)識別災(zāi)害靶點，比如，大范圍情況下無法對應(yīng)力分布進行感知（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動力來源）；大范圍情況下無法對應(yīng)力集中區(qū)進行感知；大范圍情況下無法對應(yīng)力轉(zhuǎn)移進行感知；大范圍情況下無法對應(yīng)力未來的轉(zhuǎn)移進行感知。災(zāi)害靶點定位模糊，為精準(zhǔn)預(yù)警和防治帶來了極大的挑戰(zhàn)。

第二，粗放式防治，資源利用率低。在災(zāi)害防治上，高度依賴過往經(jīng)驗，缺乏科學(xué)、可驗證的數(shù)據(jù)支撐，無法量化評估防治效果，面對各類防治問題給不出準(zhǔn)確、可靠的答案，比如不知道什么時候防控、不知道應(yīng)該在什么地方防控、無法判斷鉆孔位置是否精準(zhǔn)、無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，包括人力、物力。為了有效預(yù)防和減輕動力災(zāi)害帶來的損失，構(gòu)建更智能、更精準(zhǔn)、更高效的煤礦災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)顯得尤為重要。

二、51GIM四大核心優(yōu)勢

在此背景下，51WORLD聯(lián)合國內(nèi)頂尖科研團隊，推出51GIM煤礦全時空孿生伴采系統(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：

1.“透明”地下百米，地質(zhì)構(gòu)造清晰可見

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

51GIM基于動態(tài)地質(zhì)模型生成算法，構(gòu)建動態(tài)更新的地質(zhì)模型，能夠?qū)崟r動態(tài)反映開采過程中的地質(zhì)條件變化。原本隱匿的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險變得 “清晰可見”。

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

2.災(zāi)害靶點精準(zhǔn)鎖定，靶點準(zhǔn)確率高達95%

災(zāi)害預(yù)警的關(guān)鍵在于災(zāi)害靶點（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)害靶點鎖定的關(guān)鍵又在于地應(yīng)力的精準(zhǔn)計算與分析。

這是由于隨著煤礦開采深度與范圍的不斷拓展，地下地質(zhì)構(gòu)造持續(xù)發(fā)生動態(tài)變化——采空區(qū)自然坍塌后，會牽引周邊地質(zhì)層出現(xiàn)移動、斷裂、變形等連鎖反應(yīng)，進而導(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，便會引發(fā)沖擊地壓、頂板垮塌等煤礦動力災(zāi)害。

在動態(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)實現(xiàn)孿生計算，從災(zāi)變的底層機理出發(fā)進行分析，實時計算應(yīng)力分布，預(yù)測應(yīng)力分布。

就像給整個煤礦裝上了一臺“高精度CT機”，51GIM能在空間、時間、強度三個維度上，實現(xiàn)災(zāi)害靶點的精準(zhǔn)預(yù)測、定位，靶點準(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，無法為防治提供科技、精準(zhǔn)的決策支持。

51GIM打破了被動響應(yīng)、經(jīng)驗防控的局限，通過“靶向治理+智能推演”，實現(xiàn)智能診斷與精準(zhǔn)防控。

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

以災(zāi)害靶點為導(dǎo)向，系統(tǒng)通過動態(tài)孿生計算，對爆破、鉆孔卸壓、水力壓裂等多種防控方案進行參數(shù)化模擬與效果分析，提前預(yù)知方案實施效果，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)計與預(yù)演為例，系統(tǒng)可支持用戶對異常區(qū)域設(shè)計鉆孔卸壓方案，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)計的參數(shù)，計算方案實施后的應(yīng)力分布預(yù)測并孿生呈現(xiàn)其措施效果。

這種基于靶點的精準(zhǔn)施治，不僅顯著減少無效防控，更提升了災(zāi)害治理的針對性和效率，最高可達70%以上，真正實現(xiàn)“靶向防治”，為礦區(qū)帶來實在的效益。

3.AI主動洞察

更關(guān)鍵的是，51GIM引入第三方AI大模型，通過AI智能分析系統(tǒng)，可自動識別當(dāng)前工作面的災(zāi)害風(fēng)險靶點，并對多種防控方案進行對比推演，生成結(jié)構(gòu)化的專業(yè)級風(fēng)險防控報告。系統(tǒng)支持日報自動推送，讓用戶無需等待、無需人工整理，即可隨時隨地掌握最新的災(zāi)害態(tài)勢與防控成效。這一能力首次實現(xiàn)了煤礦災(zāi)害防控從“人工分析”向“AI主動洞察”的跨越，真正讓風(fēng)險評估更及時、更精準(zhǔn)、更智能。

三、產(chǎn)學(xué)研深度融合，權(quán)威團隊保駕護航

2025年5月，51WORLD與重慶大學(xué)、高維智礦聯(lián)合成立“地質(zhì)能源開發(fā)數(shù)字孿生聯(lián)合研究中心”，為51GIM的技術(shù)先進性和應(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)用奠定了堅實的信任基礎(chǔ)，未來，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)害動力學(xué)與控制全國重點實驗室：實驗室于2023年3月獲科技部批準(zhǔn)，是世界一流、具有廣泛國際影響的煤礦災(zāi)害防控研究基地。當(dāng)前，實驗室面向國家能源安全新戰(zhàn)略、煤炭安全高效開采的行業(yè)需求，重點圍繞深部開采、高強度開采、智能化無人開采背景下煤礦災(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)測預(yù)警算法、系統(tǒng)及平臺開發(fā)，在礦山、邊坡智能化監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域有雄厚實力，致力于以“AI+孿生”的方式，解決地下能礦資源開采過程中面臨的諸多安全問題。

當(dāng)前煤礦行業(yè)動力災(zāi)害風(fēng)險存在預(yù)警滯后、防治手段被動等難點堵點，制約行業(yè)安全發(fā)展。

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

它構(gòu)建了一套針對災(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)險變得 “透明可見”，讓以往依賴經(jīng)驗判斷的防治模式，升級為基于數(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，隨著51GIM在各礦區(qū)的落地與應(yīng)用，它將加速帶動礦山災(zāi)害防控模式從經(jīng)驗驅(qū)動走向數(shù)據(jù)驅(qū)動、從被動響應(yīng)走向主動預(yù)警，助推中國煤礦地質(zhì)災(zāi)害治理邁向更安全、更智能、更高效的新階段。

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