采动岩层运动与流体运移规律是采矿的核心共性科学问题，也是煤系矿产协调开采的纽带.传统监测方法不能全局直观展示地下岩层与流体三维实时运动，急需提出一种采动岩层多相多场耦合运动数字孪生方法，明晰采矿活动中的岩层运动与流体运移，指导工程实践.以煤铀协调开采为典型场景，基于现场数据进行矿区水文地质三维建模，挖掘采动岩层多相多场耦合运动内在规律并建立机理模型，搭建物联网进行岩层运动与流体运移等信息动态感知，反演实时监测数据建立全局时空信息数据库，融合运用机器学习与数值计算手段构建多源数据驱动的数字孪生体，结合实测与孪生数据进行自主分析决策调控，可以整体形成协调开采采动岩层多相多场耦合运动的数字孪生.采动岩层多相多场耦合运动数字孪生可覆盖矿山的“建井—智能开采—退役治理”全过程，实现对矿区水文地质情况以及开采行为影响的全面刻画，有效指导全生命周期采矿规划.

国家重点研发计划项目(2021YFC2902101)；

1 采动岩层多相多场耦合运动数字孪生构建思路及关键技术
1.1 采动岩层多相多场耦合运动数字孪生构建思路
1.2 采动岩层多相多场耦合运动数字孪生关键技术
1)矿区大尺度高保真三维建模技术.
2)跨矿区高精实时传感与远程通信技术.
3)云-边协同多源数据处理与分级调控技术.
4)监测盲区数据反演与全局时空数据库构建技术.
5)面向采动岩层多相多场耦合运动的仿真计算技术.
2 数字孪生基础模型建立
2.1 矿区实体对象三维模型建立
2.1.1 考虑区域大环境的水文地质概念模型
2.1.2 基于概念模型的矿区三维模型建立
2.2 机理模型建立
2.2.1 内在规律挖掘与机理建模
2.2.2 机理要素提取
2.3 全局数据模型建立
2.3.1 开采行为与影响信息动态感知
2.3.2 监测数据预处理与多源时空信息数据库建立
2.3.3 基于多源监测数据的全局反演
3 数字孪生体融合建立与演化
3.1 数字孪生体的核心
3.2 数字孪生体的融合建立
3.3 数字孪生体的迭代演化
4 数字孪生系统的自主分析决策与调控
4.1 基于机器学习的分析决策
4.2 基于物联网的云-边协同分级调控
4.3 数字孪生系统的闭环优化及自主性实现
4.4 图形化人机交互功能构建
5 采动岩层多相多场耦合运动数字孪生典型应用场景
6 结论与展望

[1]黄炳香,韩晓克,赵兴龙,等.采动岩层多相多场耦合运动数字孪生方法构想[J].中国矿业大学学报,2024,53(06):1037-1052.