瓦斯抽采系統下計算機仿真研究

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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。隨著軟件開發應用的高速發展，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，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，可供人員學習和培訓應用。

2瓦斯抽采仿真系統研發

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，在系統開發中，涉及的關鍵技術包括系統的智能化、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；利用創建“復合對象”中的放樣工具，拾取已創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。

2.2瓦斯抽采系統模型仿真

根據現場抽采工藝，基于抽采設備的3DMAX靜態建模，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。該仿真系統可直接應用在其他煤礦企業的安全培訓中，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。

作者：史友升 單位：國投新集能源股份有限公司培訓中心駐劉莊煤礦培訓辦