關于召開第六屆山西省煤炭總工程師論壇暨山西省煤炭安全綠色智能開采論壇的通知

Flash在煤礦防治水應用中的研究

高麗潔

(大同煤礦集團地質勘測處，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工作，對員工實施安全生產培訓等方面能夠發(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，由于產生的影片占用存儲空間較小，所以被大量應用于互聯網網頁的矢量動畫制作^[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，真實再現水災現場。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知識，提高安全生產意識。

2系統(tǒng)設計

圖1 系統(tǒng)開發(fā)路線

系統(tǒng)結合使用3DsMax和Flash兩種軟件進行動畫制作。其中，3DsMax主要用于構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)的構建。

按功能結構劃分，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

根據煤礦地質資料報告，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構造狀況。此部分演示使用Flash的遮罩層動畫技術實現。首先使用Flash繪圖工具將整個地層結構剖面圖繪制出來；然后在該圖層上添加遮罩層，把整個地層結構剖面圖遮蓋住；最后在該動畫片段的結束位置移去遮罩層，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，箭頭方向表示地應力方向。運用逐幀動畫技術實現。

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、粘貼以產生多個箭頭；使用自由變換工具調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

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。

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。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。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實的場景環(huán)境。

7結語

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細節(jié)。成功實現了對透水災害誘因，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