三维数值与物理模拟的矿井随掘超前探测研究

王敏; 李刚; 王晓武

doi:10.13436/j.mkjx.202602042

煤矿机械 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2) : 206 -211. DOI: 10.13436/j.mkjx.202602042

三维数值与物理模拟的矿井随掘超前探测研究

王敏, 李刚, 王晓武

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摘要

为解决传统矿井随掘超前探测方法存在的精度低、实时性差、小构造识别多解性问题，创新性地提出一种融合三维数值模拟与物理模拟的矿井随掘超前探测模型。该模型的独特优势在于模拟退火（SA）算法对数值模型的动态参数校正、人工蜂群（ABC）算法的强全局寻优能力与并行效率，以及物理模拟对真实边界条件的实验支撑三者协同。研究结果表明：在煤矿井下钻场目标检测数据集上，该模型处理后的信号振幅降至0.2 mm，显著优于对比模型。在煤矿采掘工作面综合检测数据集上，该模型展现出优异的综合性能：准确率达0.95,F1值为0.92，平均交并比（mIoU）达0.97，显著优于对比模型；信号振幅最大值降至4 mm，最小值降至0.3 mm。该模型有效克服了传统方法的精度与实时性瓶颈，实现了掘进工作面前方地质异常体的亚米级精确定位，具有优异的抗干扰能力、动态适应性和高精度，为智能掘进地质保障提供了可靠的新方法。