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随着煤炭开采总量的不断增加，煤矿开采深度正以平均10～25m/a的速度快速向深部延伸，深部开采面对的高承压水突水隐患形势愈发严峻。安全、高效、绿色、智能开采是煤炭人肩负的使命，而煤矿水害防治则是保障煤矿安全生产的重要环节。然而，煤矿各业务子系统众多，协议标准不统一，导致数据孤岛、信息烟囱现象严重，安全系统保障功能孤立。为解决此类问题，《煤矿智能化建设指南》要求煤矿各业务应用全面一体化集成，打通管理及数据孤岛。在此背景下，煤矿智能全息水文地质管控平台的构建与应用显得尤为重要。
煤矿智能全息水文地质管控平台是基于大数据、物联网、地质建模等先进技术构建的综合管理系统。它通过对矿井水害所有可能的历史和实时数据进行集成与挖掘，建立云环境下多源异构、大规模、跨领域资源“一张图”，实现预测预警、应急疏散、设备管理等功能。平台的构建思路与对策源于武强院士团队的研究，他们提出了“一个体”创新理念，将矿山透明地质空间数据、属性数据、时态数据与采矿工程数据融合，形成一套时空一致、标准统一的大数据体。这一理念将水文地质相关静态基础数据、三大监测系统动态数据融入三维地质模型，实现了矿山时空全息可视化表达。
平台的核心功能包括水文地质信息管理系统、矿井水文动态监测系统、物理场监测系统、三维建模系统、水质水源快速识别系统以及水害预警管控系统。水文地质信息管理系统实现了煤矿水文地质基础信息的统一入库和标准化存储，包括采掘工程与水有关的空间信息和属性信息、防治水机构、制度以及新版《煤矿防治水细则》中要求的各类台账、基础图和专业报告。矿井水文动态监测系统则通过RS485、工业环网、GPRS网络等通信平台，与地面遥测分站、井下监测分站等采集终端实时交互，为矿井水文动态监测提供自动采集、自动上传、自动分析、自动预报的智能应用。
物理场监测系统采用电法和微震两种地球物理监测手段，配合水文监测系统对回采工作面或掘进巷道存在水害的高风险区域进行实时地电场、震动场监测。这一系统有效解决了单一物理勘探方法的局限性和多解性，为煤矿防治水工作提供了有效的技术手段。三维建模系统则形成了一整套三维坐标快速提取技术，可快速从矿井地形地质图、煤层底板等高线图等图件中提取地质建模对象的三维坐标，实现了水文地质三维表达和模型应用。
水质水源快速识别系统根据国内突水水源的实际情况，提供了包含Cl-、SO42-、CO32-等在内的42种指标作为水源类型判别因子。系统对水样数据进行录入、管理、查询，并利用地下水化学成分分析方法，对水源类型进行全面水质分析和高精度精准识别。水害预警管控系统则在矿级的主控端及集团级的平台端分别实现相应的预警管控机制，实现多层级一体化建设，满足智能化预警管控需要。预警对象包括地球物理勘探已查明的水害危险源、水流场异常变化、地球物理场异常变化等，系统对预警对象及数据进行分类分级界定、统一管理。
平台的构建过程涉及多个关键技术的集成与应用。首先是透明地质三维建模技术，它基于矿井地形地质图、煤层底板等高线图等图件，提取地质建模对象的三维坐标，实现水文地质三维表达和模型应用。其次是多源异构数据集成技术，它通过建立云环境下多源异构、大规模、跨领域资源“一张图”，实现了数据的集成与挖掘。此外，平台还采用了物联网规则引擎技术，将水情事件涉及的预警方法选择、指标设定、信息推送、设备联动控制等预警管控流程节点化、可视化，灵活应用于不同场景下的应急处置。
平台的应用效果显著。以甘肃某矿为例，采用可视化融合分析、指标预警、模糊数学等预警方法，成功实现了3个断层破碎带涌水量动态预测，指导了1个回采工作面安全生产。平台的应用不仅提升了矿井水害前置预警能力，还实现了水害事件的三维可视化动态预警。通过规则引擎技术，平台能够实时关联采掘工作面掘进或回采进度，运用空间分析与统计分析工具进行智能分析，及时发出预警信号。
此外，平台还具备强大的应急指挥与决策支持功能。在紧急情况下，能够迅速启动应急预案，提供科学的决策建议，有效应对突发事件。平台通过对设备状态的实时监测与预测性维护，降低了故障率，延长了设备使用寿命。同时，平台还能够实时采集生产数据、环境参数及安全状况等信息，为智能决策提供数据支撑。
煤矿智能全息水文地质管控平台的构建与应用，不仅解决了煤矿水害防治中的数据孤岛问题，还实现了矿井水害防治的全面一体化集成。平台的应用显著提升了矿井水害防治的智能化水平，为煤矿安全生产提供了有力保障。未来，随着技术的不断进步和应用的不断深化，煤矿智能全息水文地质管控平台将在煤矿水害防治领域发挥更加重要的作用。
