關(guān)于召開 2024 山西省煤炭學(xué)會(huì)煤礦智能化委員會(huì)年會(huì)暨千人智庫(kù)科創(chuàng)服務(wù)站工作會(huì)的通知

Flash在煤礦防治水應(yīng)用中的研究

高麗潔

(大同煤礦集團(tuán)地質(zhì)勘測(cè)處，山西大同  037003)

摘要：本文詳細(xì)闡述了Flash動(dòng)畫技術(shù)在煤礦防治水中的應(yīng)用方法。對(duì)煤礦透水災(zāi)害發(fā)生的原因、過程及后期治理工程運(yùn)用Flash動(dòng)畫進(jìn)行了演示及分析，制作出了完整的演示動(dòng)畫，取得了預(yù)期效果。對(duì)Flash運(yùn)用到煤礦防治水應(yīng)急演練進(jìn)行了探討。研究成果在指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)工作，對(duì)員工實(shí)施安全生產(chǎn)培訓(xùn)等方面能夠發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：煤礦  防治水  Flash  演示

1緒論

1.1 Flash動(dòng)畫技術(shù)

Flash是ADOBE公司的一種二維動(dòng)畫制作軟件，由于產(chǎn)生的影片占用存儲(chǔ)空間較小，所以被大量應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)的矢量動(dòng)畫制作^[1]。它的特性主要包括：一、矢量圖，個(gè)頭??；二、流媒體，傳輸快；三、高智能，容易做；四、交互強(qiáng)，命令多^[2]。

1.2 研究意義

在全面收集、整理、分析案例煤礦水文、地質(zhì)及防治水資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算機(jī)三維可視化及二維動(dòng)畫技術(shù)相結(jié)合的方式，具體使用3DsMax和Flash軟件，制作煤礦水災(zāi)害的誘因，發(fā)生，治理全過程的演示視頻動(dòng)畫，真實(shí)再現(xiàn)水災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。系統(tǒng)研究意義在于：（1）給從事采礦相關(guān)工作和學(xué)習(xí)的人員提供逼真、生動(dòng)的防治水演示界面，使他們能夠從視覺上直觀了解水災(zāi)的形成原因，發(fā)生及治理過程；(2)對(duì)于礦井的設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)等工作的開展，具有一定的參考價(jià)值；（3）可以運(yùn)用到對(duì)煤礦工人和技術(shù)人員的崗前培訓(xùn)課中，豐富他們的安全生產(chǎn)知識(shí)，提高安全生產(chǎn)意識(shí)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)開發(fā)路線

系統(tǒng)結(jié)合使用3DsMax和Flash兩種軟件進(jìn)行動(dòng)畫制作。其中，3DsMax主要用于構(gòu)建各種物體和場(chǎng)景的三維模型及制作三維動(dòng)畫；Flash主要用于制作各種二維圖片及二維矢量動(dòng)畫。制作的動(dòng)畫同時(shí)配以詳實(shí)的真人音頻講解。最后使用Ulead Video Studio軟件將所有動(dòng)畫合成到一起，完成整個(gè)多媒體演示系統(tǒng)的構(gòu)建。

按功能結(jié)構(gòu)劃分，系統(tǒng)包括以下幾個(gè)模塊：（1）煤礦漫游模塊；（2）地層形成過程模塊；（3）地層演示及巷道漫游模塊；（4）透水分析模塊；（5）透水過程模塊；（6）透水治理模塊；（7）治理效果模塊。本文只對(duì)主要使用Flash軟件制作的②④⑥模塊進(jìn)行探討。

3地層形成過程演示

根據(jù)煤礦地質(zhì)資料報(bào)告，對(duì)其地層形成過程進(jìn)行動(dòng)畫演示，以便于人們更加直觀地了解礦井的地質(zhì)構(gòu)造狀況。此部分演示使用Flash的遮罩層動(dòng)畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)。首先使用Flash繪圖工具將整個(gè)地層結(jié)構(gòu)剖面圖繪制出來(lái)；然后在該圖層上添加遮罩層，把整個(gè)地層結(jié)構(gòu)剖面圖遮蓋?。蛔詈笤谠搫?dòng)畫片段的結(jié)束位置移去遮罩層，并在該片段中插入遮罩層動(dòng)畫。這樣便實(shí)現(xiàn)了地層形成過程的動(dòng)畫模擬。

4透水分析演示

本案例中，煤礦巷道開挖兩年后，隨著開采工作面的推進(jìn)，上下應(yīng)力不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致F2斷層成為透水通道，斷層帶泥狀物沿巷道薄弱點(diǎn)涌出，造成透水災(zāi)害的發(fā)生，最終完全堵塞了-230水平大巷^[3]。此過程動(dòng)畫演示用于分析水災(zāi)形成的原因。

4.1地層截面底圖

首先新建圖層，把收集來(lái)的各地層模擬圖片，全部導(dǎo)入到Flash舞臺(tái)中；使用Flash的裁切工具對(duì)這些圖片分別進(jìn)行裁切，使每個(gè)圖片都成為長(zhǎng)方形；對(duì)修改好的圖片按照地層上下位置關(guān)系移動(dòng)到合適的位置，之后使用自由變換工具縮放到合適大小，同時(shí)微調(diào)位置，如此反復(fù)操作多次；在對(duì)應(yīng)的地層位置加入相應(yīng)的文字標(biāo)識(shí)；經(jīng)過上述制作過程，地層截面底圖便制作完成。

4.2地應(yīng)力作用

透水災(zāi)害的發(fā)生主要是由于斷層在地應(yīng)力作用下成為導(dǎo)水通道。地應(yīng)力作用使用帶方向的箭頭輔助表現(xiàn)，箭頭方向表示地應(yīng)力方向。運(yùn)用逐幀動(dòng)畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

新建圖層，在適當(dāng)位置插入關(guān)鍵幀；在此關(guān)鍵幀上使用畫線及繪圖工具制作帶方向的箭頭，同時(shí)復(fù)制、粘貼以產(chǎn)生多個(gè)箭頭；使用自由變換工具調(diào)查好各箭頭的位置及大??；下面制作箭頭閃動(dòng)效果：在以上插入的關(guān)鍵幀后約10幀位置處插入關(guān)鍵幀，刪除所有箭頭；接著再后移約10幀，插入關(guān)鍵幀，并粘貼所有箭頭到該幀；如此插入，刪除操作多次，便制作出了箭頭閃動(dòng)的動(dòng)畫效果，效果如圖2所示。

圖2 地應(yīng)力作用表現(xiàn)

5治理過程演示

本案例治理工程通過采用地面帷幕注漿方式進(jìn)行，切斷對(duì)斷層帶的補(bǔ)給水源，充填斷層帶發(fā)生冒落形成的空洞，加固斷層帶及周圍裂隙，形成完整的閉合圈，恢復(fù)管棚巷道安全通過斷層。治理工程動(dòng)畫主要演示打孔及注漿充填的過程。該治理工程在垂向上采取分段治理的方式進(jìn)行鉆孔布設(shè)。根據(jù)注漿目的的不同，注漿過程分三個(gè)階段，三段鉆井的深度分別不同，分別從不同的注漿孔注入大量水泥、水玻璃等充填物質(zhì)。

首先，建立礦區(qū)地層立體透視圖，模擬井下地層、礦井和巷道分布。立體透視圖可直觀表現(xiàn)巷道在井下地層的位置，顯示注漿治理的位置。運(yùn)用Flash繪圖工具，結(jié)合已有的礦井資料，進(jìn)行手工繪制。

其次，打孔過程運(yùn)用Flash的形狀補(bǔ)間動(dòng)畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)。先在合適位置插入關(guān)鍵幀；在該幀上繪制一條線的開端；然后在該幀后面適當(dāng)位置再次插入關(guān)鍵幀，在此幀上使用自由變換工具將前面繪制的線拉伸到相要的長(zhǎng)度；在這兩幀間插入形狀補(bǔ)間動(dòng)畫。這樣就制作出了打孔的動(dòng)畫效果。同樣方法實(shí)現(xiàn)所有注漿孔的打孔模擬動(dòng)畫。

最后，是對(duì)注漿過程的模擬。對(duì)垂向治理的三個(gè)注漿階段分別進(jìn)行動(dòng)畫演示。運(yùn)用Flash的逐幀動(dòng)畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在注漿開始的第一幀位置插入關(guān)鍵幀；使用很小的圓形灰色圖片代表注入的漿液，在該幀處注漿位置少量插入一些這類圖片；在該幀后約3幀處再次插入關(guān)鍵幀，再次插入一些這類圖片，模擬逐漸注入更多的漿液這一過程；同樣方法，插入10個(gè)左右這樣的關(guān)鍵幀，這樣便制作出了注漿過程的動(dòng)畫演示。效果如圖3所示。

圖3 注漿治理

6防治水應(yīng)急預(yù)案中的應(yīng)用

Flash應(yīng)用到煤礦防治水應(yīng)急預(yù)案及應(yīng)急演練中，可以模擬煤礦發(fā)生透水災(zāi)害的場(chǎng)景，并模擬水災(zāi)地點(diǎn)工作人員的避災(zāi)撤離路線及撤離情況，模擬救援工作及水害治理過程，模擬煤礦防治水演習(xí)演練等工作，達(dá)到逼真的演練效果，為煤礦工作人員提供虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景環(huán)境。

7結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了Flash動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用到煤礦防治水演示中的一些技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)透水災(zāi)害誘因，發(fā)生及治理過程的模擬動(dòng)畫演示，達(dá)到了預(yù)期效果。結(jié)果表明Flash動(dòng)畫技術(shù)可以很好地應(yīng)用到煤礦各種模擬演示中，能夠快速制作出各種逼真的演示動(dòng)畫，應(yīng)用潛力巨大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 百度百科：http://baike.baidu.com/view/7641.htm?fr=ala01

[2] http://hi.baidu.com/swflash/blog/item/21a747281cefa691023bf616.html

[3] 王敏．VR技術(shù)在煤礦水災(zāi)可視化研究中的應(yīng)用[D]．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文，2009.6