日前，中国矿业大学课题组经过一年半时间研究的“全矿井应力场数字孪生同化反演技术”，在陕西陕煤韩城矿业桑树坪矿取得突破，并成功绘制了国内首张全矿井“地应力-瓦斯”综合等值线图，填补了全矿井大尺度采掘应力场研究的空白。

“这项研究工作主要针对开采风险较大的煤与瓦斯突出矿井进行，在对这类矿井采掘作业时，一旦发生煤与瓦斯突出事故，能在极短时间内抛出大量煤岩，可以将巷道填埋，同时还会喷出约百倍含量的瓦斯，并可能诱发瓦斯爆炸，这会导致人员伤亡和财产损失，是煤矿井下最严重的动力灾害之一。”课题组负责人、中国矿业大学安全工程学院教授杨威告诉记者，尽管开采风险大，但此类矿井一般产出的煤质量上乘，经济价值较高，因此如何尽可能挖掘此类矿井价值、同时避免煤与瓦斯突出事故发生是研究的重中之重。

杨威介绍，三种主要因素会导致相关事故的发生，即地应力、煤层本身含有的瓦斯含量及压力、煤体的力学强度。“后两类参数通常比较容易测量，但地应力探测难度大。”杨威解释，正如在水下会产生压强一样，岩层内也会产生压强，即地应力，岩层内沿不同方向的“压强”往往不同，现有技术很难绘制出全矿井的地应力等值线图。

为解决上述难题，团队在桑树坪矿三个采区选取6个关键点，并分别测试了原始地应力数据。“通过仔细分析矿井地质资料、采掘接替顺序及地应力反复测量验证，我们建成了桑树坪矿全矿井等比例数字孪生模型，准确还原了矿井煤层、岩层、地表、地质构造等的分布特征，最终成功绘制了首张全矿井‘地应力-瓦斯’综合等值线图。”杨威表示，此项成果不仅再现了矿井建井乃至今后数年内的采掘接替过程，展示了地应力演化过程，同时也对采掘设计工作有很好的指导作用，避免事故的发生。“目前，我们继续在探索构建全矿井‘地应力-瓦斯’动态图，希望未来可以实现矿井动态突出风险预测。”