瓦斯抽采系統(tǒng)計算機仿真系統(tǒng)分析論文
摘要：采用可視化與計算機虛擬仿真技術對瓦斯抽采工藝系統(tǒng)開展研發(fā)，利用3DMAX和NURBS曲面技術實現了巷道系統(tǒng)及瓦斯抽采系統(tǒng)的仿真，結果表明：該仿真系統(tǒng)成功地展示鉆孔布置，抽采范圍以及瓦斯運移狀況，具有直觀、生動和易懂等特點，可用于煤礦安全培訓，對現場施工和培訓學習具有一定的指導意義。
關鍵詞:虛擬仿真；瓦斯抽采；計算機；安全培訓
1概述
礦井瓦斯是煤礦的主要災害之一，預防突出的主要方法之一是預抽采瓦斯[1-3]。隨著軟件開發(fā)應用的高速發(fā)展，越來越多的計算機軟件應用到了礦井設計和預測中。根據瓦斯抽采形態(tài)，采用計算機技術（3DMAX、NURBS曲面技術）建立三維巷道仿真模型和瓦斯抽采工藝系統(tǒng)等的虛擬仿真，將整個工藝過程用模型動作制成動畫演示出來，直觀地展示了抽采瓦斯的相關細節(jié)，可供人員學習和培訓應用。
2瓦斯抽采仿真系統(tǒng)研發(fā)
本文借助計算機結合3DMAX軟件，把井下瓦斯抽采工程中的巖層、鉆場、巷道、瓦斯抽采管道等要素展現出來，在系統(tǒng)開發(fā)中，涉及的關鍵技術包括系統(tǒng)的智能化、三維要素的建模和顯示等，運用控制插值算法的精度和視窗的消隱與裁剪等技術，實現了多角度觀察、旋轉、透明處理等可視化功能。
2.1巷道模型仿真
以拱形巷道為例，通過NURBS中CV曲線創(chuàng)建巷道輪廓，利用UV放樣曲面生成巷道斷面，進行UV放樣時先畫出CV曲線，當點擊修改面，出現NURBS的工具面板，依次選擇兩條曲線即可生成巷道斷面圖形，將各條巷道用中心線條表示；利用創(chuàng)建“復合對象”中的放樣工具，拾取已創(chuàng)建的巷道斷面作為基本圖形，放樣得到立體巷道模型，輔以巷道內部管路、軌道等設施模型設計，抽排巷道的三維巷道模型。
2.2瓦斯抽采系統(tǒng)模型仿真
根據現場抽采工藝，基于抽采設備的3DMAX靜態(tài)建模，模擬了抽采巷道、卸壓煤層的空間位置關系，并實現了鉆機，注漿泵、油泵等抽采設備的創(chuàng)建及配套。在3DMAX中設置模型透明度參數，使內部煤巖體變得透明可見，設置多個角度的攝像機路徑進行分段渲染，設定攝像線性路徑，攝像機在渲染時沿著指定路徑運動。打開“修改”命令，設置攝像機鏡頭參數，達到較好的攝影效果，在渲染窗口設置視頻的幀數，控制演示速度和時間。通過仿真，清晰展示了煤層與鉆場、巷道層位的關系，具有較強的立體感，將鉆桿鉆進，注漿封孔及瓦斯流動真實地展現出來，實現了可視化，有利于工程技術人員對該工藝的了解。
3結論
本文建立的可視化瓦斯抽采計算機仿真系統(tǒng)在一定程度上反映了瓦斯抽采的主要工藝過程，清晰地顯示鉆孔布置，抽采范圍，瓦斯運移狀況。該仿真系統(tǒng)可直接應用在其他煤礦企業(yè)的安全培訓中，能夠將鉆孔布置及參數設計模型準確形象地用于培訓教學上，同時，可為煤礦瓦斯抽采及綜合治理提供一定參考。
參考文獻
[1]林柏泉,孟凡偉,張海賓.基于區(qū)域瓦斯治理的鉆割抽一體化技術及應用[J].煤炭學報,2011,01:75-79.
[2]徐乃忠,涂敏.三維立體瓦斯抽采鉆孔程序設計及應用[J].煤礦安全,2013,09:17-19.
[3]張鋒,梁一鴻,陳國華等.基于3DMAX的礦體三維立體形態(tài)研究[J].吉林大學學報,2007,37(1):48-53.
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