Flash在煤礦防治水應用中的研究

高麗潔

(大同煤礦集團地質(zhì)勘測處，山西大同  037003)

 

摘要：本文詳細闡述了Flash動畫技術在煤礦防治水中的應用方法。對煤礦透水災害發(fā)生的原因、過程及后期治理工程運用Flash動畫進行了演示及分析，制作出了完整的演示動畫，取得了預期效果。對Flash運用到煤礦防治水應急演練進行了探討。研究成果在指導煤礦安全生產(chǎn)工作，對員工實施安全生產(chǎn)培訓等方面能夠發(fā)揮重要作用。

 

關鍵詞：煤礦  防治水  Flash  演示

1緒論

1.1 Flash動畫技術

Flash是ADOBE公司的一種二維動畫制作軟件，由于產(chǎn)生的影片占用存儲空間較小，所以被大量應用于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁的矢量動畫制作^[1]。它的特性主要包括：一、矢量圖，個頭??；二、流媒體，傳輸快；三、高智能，容易做；四、交互強，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上，運用計算機三維可視化及二維動畫技術相結(jié)合的方式，具體使用3DsMax和Flash軟件，制作煤礦水災害的誘因，發(fā)生，治理全過程的演示視頻動畫，真實再現(xiàn)水災現(xiàn)場。系統(tǒng)研究意義在于：（1）給從事采礦相關工作和學習的人員提供逼真、生動的防治水演示界面，使他們能夠從視覺上直觀了解水災的形成原因，發(fā)生及治理過程；(2)對于礦井的設計和安全生產(chǎn)等工作的開展，具有一定的參考價值；（3）可以運用到對煤礦工人和技術人員的崗前培訓課中，豐富他們的安全生產(chǎn)知識，提高安全生產(chǎn)意識。

2系統(tǒng)設計

圖1 系統(tǒng)開發(fā)路線

系統(tǒng)結(jié)合使用3DsMax和Flash兩種軟件進行動畫制作。其中，3DsMax主要用于構(gòu)建各種物體和場景的三維模型及制作三維動畫；Flash主要用于制作各種二維圖片及二維矢量動畫。制作的動畫同時配以詳實的真人音頻講解。最后使用Ulead Video Studio軟件將所有動畫合成到一起，完成整個多媒體演示系統(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。本文只對主要使用Flash軟件制作的②④⑥模塊進行探討。

3地層形成過程演示

根據(jù)煤礦地質(zhì)資料報告，對其地層形成過程進行動畫演示，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的遮罩層動畫技術實現(xiàn)。首先使用Flash繪圖工具將整個地層結(jié)構(gòu)剖面圖繪制出來；然后在該圖層上添加遮罩層，把整個地層結(jié)構(gòu)剖面圖遮蓋?。蛔詈笤谠搫赢嬈蔚慕Y(jié)束位置移去遮罩層，并在該片段中插入遮罩層動畫。這樣便實現(xiàn)了地層形成過程的動畫模擬。

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，上下應力不斷增強，導致F2斷層成為透水通道，斷層帶泥狀物沿巷道薄弱點涌出，造成透水災害的發(fā)生，最終完全堵塞了-230水平大巷^[3]。此過程動畫演示用于分析水災形成的原因。

4.1地層截面底圖

首先新建圖層，把收集來的各地層模擬圖片，全部導入到Flash舞臺中；使用Flash的裁切工具對這些圖片分別進行裁切，使每個圖片都成為長方形；對修改好的圖片按照地層上下位置關系移動到合適的位置，之后使用自由變換工具縮放到合適大小，同時微調(diào)位置，如此反復操作多次；在對應的地層位置加入相應的文字標識；經(jīng)過上述制作過程，地層截面底圖便制作完成。

4.2地應力作用

透水災害的發(fā)生主要是由于斷層在地應力作用下成為導水通道。地應力作用使用帶方向的箭頭輔助表現(xiàn)，箭頭方向表示地應力方向。運用逐幀動畫技術實現(xiàn)。

新建圖層，在適當位置插入關鍵幀；在此關鍵幀上使用畫線及繪圖工具制作帶方向的箭頭，同時復制、粘貼以產(chǎn)生多個箭頭；使用自由變換工具調(diào)查好各箭頭的位置及大??；下面制作箭頭閃動效果：在以上插入的關鍵幀后約10幀位置處插入關鍵幀，刪除所有箭頭；接著再后移約10幀，插入關鍵幀，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的動畫效果，效果如圖2所示。

 

圖2 地應力作用表現(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行，切斷對斷層帶的補給水源，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，恢復管棚巷道安全通過斷層。治理工程動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行鉆孔布設。根據(jù)注漿目的的不同，注漿過程分三個階段，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。運用Flash繪圖工具，結(jié)合已有的礦井資料，進行手工繪制。

其次，打孔過程運用Flash的形狀補間動畫技術實現(xiàn)。先在合適位置插入關鍵幀；在該幀上繪制一條線的開端；然后在該幀后面適當位置再次插入關鍵幀，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度；在這兩幀間插入形狀補間動畫。這樣就制作出了打孔的動畫效果。同樣方法實現(xiàn)所有注漿孔的打孔模擬動畫。

最后，是對注漿過程的模擬。對垂向治理的三個注漿階段分別進行動畫演示。運用Flash的逐幀動畫技術實現(xiàn)。在注漿開始的第一幀位置插入關鍵幀；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個左右這樣的關鍵幀，這樣便制作出了注漿過程的動畫演示。效果如圖3所示。

 

圖3 注漿治理

6防治水應急預案中的應用

Flash應用到煤礦防治水應急預案及應急演練中，可以模擬煤礦發(fā)生透水災害的場景，并模擬水災地點工作人員的避災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演練等工作，達到逼真的演練效果，為煤礦工作人員提供虛擬現(xiàn)實的場景環(huán)境。

7結(jié)語

本文詳細介紹了Flash動畫技術應用到煤礦防治水演示中的一些技術實現(xiàn)細節(jié)。成功實現(xiàn)了對透水災害誘因，發(fā)生及治理過程的模擬動畫演示，達到了預期效果。結(jié)果表明Flash動畫技術可以很好地應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畫，應用潛力巨大。

參考文獻：

[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技術在煤礦水災可視化研究中的應用[D]．中國礦業(yè)大學（北京）碩士學位論文，2009.6

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