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本发明公开了一种深部煤矿工作面上覆岩体结构三维可视化重构方法，包括：1）在工作面布置矿用钻孔成像仪的钻孔，采集覆岩层基本地质数据并存储；2）矿用钻孔成像仪输出钻孔图像；3）基于构建的卷积神经网络提取钻孔图像的关键地质特征进行分类与识别，得到岩层、裂隙、断层信息；4）沿深部煤矿工作面横向联立出竖直虚拟钻孔并划分地层，使用改进Kriging空间插值方法，依托三维可视化软件构建三维地质模型；5）引入深部煤矿工作面监测区域的瓦斯浓度和应力分布数据，通过多模态数据融合实现对深部煤矿工作面上覆岩体结构及风险区域的三维可视化。本发明方法能够实现对深部煤矿工作面覆岩体结构的精准可视化，为矿下作业提供全面的地质数据支持。