煤层赋存的复杂地质条件，是制约煤炭智能开采的重要因素，透明工作面是支撑煤矿智能开采的关键和前提。从玻璃地球、透明地质和透明工作面3个方面分析了国内外技术演化进程，指出了目前面向智能开采透明工作面构建中存在的数据孤岛严重、模型精度低、地质与开采系统互馈性差等问题。将工业互联网、5G、云计算、智能感知、数字孪生等新兴技术与传统地质勘探、煤矿开采相结合，采用流程化、模块化的理念进行设计，提出了“数据透明-信息透明-知识透明”3层全息透明架构下的透明工作面体系。通过多源异构数据融合、多属性动态可视化建模、地质与开采系统信息互馈等技术手段，打通地质与开采之间的数据壁垒，实现基于地质信息的开采系统流程化作业。指出了核心算法、专用二三维一体化引擎和统一的透明工作面平台是未来智能开采透明工作面核心技术发展方向。

为满足煤矿智能化开采对高精度地质模型的需求，提出透明工作面多属性动态建模方法，探讨了工作面综合探测多源异构数据特征、多属性数据融合算法、动态可视化建模技术，并进行实例应用。利用综合探测技术对工作面进行逐级综合探测，可在不同阶段获得多属性、多维度和多精度的多源异构探测数据，按照数据产生的阶段和频度，将多源异构探测数据划分为静态、动态和实时数据;通过数据配准实现多源异构探测数据量纲和尺度统一;通过交叉验证实现多源异构探测数据相互验证和补充;通过井震、震电和多参数联合反演，实现煤层厚度、地层波速、电阻率及其他属性参数预测;利用局部搜索、内插和网格化等动态可视化建模技术，实现模型的局部快速更新;采用局部渲染和CUDA实时绘制技术，实现模型高效渲染和实时呈现。结果表明:多属性融合能够将多源异构探测数据统一到同一地质空间中，交叉验证可提高探测数据解释精度，联合反演可实现多源异构探测数据多属性融合，提高探测数据空间分辨率并丰富属性信息;动态可视化建模以静态数据和工作面精细探测动态数据构建的初始工作面地质模型为基础，融合回采过程中获取的动态探测数据和实时数据，可实现回采工作面前方煤层顶底板和构造等信息

为了满足煤矿智能化开采对高精度地质模型的需求，提出透明工作面多属性动态建模方法，探讨了 工作面综合探测多源异构数据特征、多属性数据融合算法、动态可视化建模技术，并进行实例应用。利用 综合探测技术对工作面进行逐级综合探测，可在不同阶段获得多属性、多维度和多精度的多源异构探测数 据，按照数据产生的阶段和频度，将多源异构探测数据划分为静态、动态和实时数据；通过数据配准实现 多源异构探测数据量纲和尺度统一；通过交叉验证实现多源异构探测数据相互验证和补充；通过井震、震电和多参数联合反演，实现煤层厚度、地层波速、电阻率及其他属性参数预测；利用局部搜索、内插和网 格化等动态可视化建模技术，实现模型的局部快速更新；采用局部渲染和 CUDA 实时绘制技术，实现模型 高效渲染和实时呈现。结果表明：多属性融合能够将多源异构探测数据统一到同一地质空间中，交叉验证 可提高探测数据解释精度，联合反演可实现多源异构探测数据多属性融合，提高探测数据空间分辨率并丰 富属性信息；动态可视化建模以静态数据和工作面精细探测动态数据构建的初始工作面地质模型为基础， 融合回采过程中获取的动态探测数据和实时数据，可实现回采工作面前

为了提升工作面开采的自动化智能化程度，根据工作面开采自动化、智能化的发展趋势，针对一些煤矿企业在自动化智能化工作面建设过程中存在的待采区信息不明、生产过程决策缺乏足够客观数据依据等问题，探讨了基于物联网、虚拟现实等新型技术的透明工作面概念、4层技术架构及其建设意义。在分析煤矿企业自动化智能化开采特殊要求的基础上，提出了透明工作面建设的4层全域模型。从智能应用层、信息层、传输层与感知层4个层次对整个透明工作面的架构进行了设计，并分别对透明工作面建设的全域模型及其建设过程中所需的激光扫描、地质勘探、惯导、工况传感、虚拟现实等关键技术进行了详细描述。最后对透明工作面建设中感知技术瓶颈制约高层智能应用发展的现状与挑战进行了总结，结果表明，基于物联网与虚拟现实技术架构的透明工作面模型，对煤矿企业工作面开采的自动化与智能化建设具有一定的指导意义和参考价值。

提出了以煤层透明化、综采装备透明化、决策及控制透明化为核心的基于透明工作面的智能化开采概念，即在综采工作面煤层地质增强感知的基础上实现工作面开采过程的全面感知、信息集成与分析、智能生产决策、综采装备自适应控制；从感知、分析、决策、执行4个层次指出了基于透明工作面的智能化开采实现路径，即煤层超前探测、“机-环”模型关联、采前规划决策及随采智能控制；阐述了基于透明工作面的智能化开采依托的三大关键技术，即地质勘探技术、综采装备定位技术及三维激光扫描技术。基于透明工作面的智能化开采以达到综采装备智能决策和自主执行为目标，可为最终实现无人化化开采奠定坚实基础。