瓦斯抽采系统下计算机仿真研究

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1概述

矿井瓦斯是煤矿的主要灾害之一，预防突出的主要方法之一是预抽采瓦斯。随着软件开发应用的高速发展，越来越多的计算机软件应用到了矿井设计和预测中。根据瓦斯抽采形态，采用计算机技术（3DMAX、NURBS曲面技术）建立三维巷道仿真模型和瓦斯抽采工艺系统等的虚拟仿真，将整个工艺过程用模型动作制成动画演示出来，直观地展示了抽采瓦斯的相关细节，可供人员学习和培训应用。

2瓦斯抽采仿真系统研发

本文借助计算机结合3DMAX软件，把井下瓦斯抽采工程中的岩层、钻场、巷道、瓦斯抽采管道等要素展现出来，在系统开发中，涉及的关键技术包括系统的智能化、三维要素的建模和显示等，运用控制插值算法的精度和视窗的消隐与裁剪等技术，实现了多角度观察、旋转、透明处理等可视化功能。

2.1巷道模型仿真

以拱形巷道为例，通过NURBS中CV曲线创建巷道轮廓，利用UV放样曲面生成巷道断面，进行UV放样时先画出CV曲线，当点击修改面，出现NURBS的工具面板，依次选择两条曲线即可生成巷道断面图形，将各条巷道用中心线条表示；利用创建“复合对象”中的放样工具，拾取已创建的巷道断面作为基本图形，放样得到立体巷道模型，辅以巷道内部管路、轨道等设施模型设计。

2.2瓦斯抽采系统模型仿真

根据现场抽采工艺，基于抽采设备的3DMAX静态建模，模拟了抽采巷道、卸压煤层的空间位置关系，并实现了钻机，注浆泵、油泵等抽采设备的创建及配套。在3DMAX中设置模型透明度参数，使内部煤岩体变得透明可见，设置多个角度的摄像机路径进行分段渲染，设定摄像线性路径，摄像机在渲染时沿着指定路径运动。打开“修改”命令，设置摄像机镜头参数，达到较好的摄影效果，在渲染窗口设置视频的帧数，控制演示速度和时间。通过仿真，清晰展示了煤层与钻场、巷道层位的关系，具有较强的立体感，将钻杆钻进，注浆封孔及瓦斯流动真实地展现出来，实现了可视化，有利于工程技术人员对该工艺的了解。

3结论

本文建立的可视化瓦斯抽采计算机仿真系统在一定程度上反映了瓦斯抽采的主要工艺过程，清晰地显示钻孔布置，抽采范围，瓦斯运移状况。该仿真系统可直接应用在其他煤矿企业的安全培训中，能够将钻孔布置及参数设计模型准确形象地用于培训教学上，同时，可为煤矿瓦斯抽采及综合治理提供一定参考。

作者：史友升 单位：国投新集能源股份有限公司培训中心驻刘庄煤矿培训办