虚拟现实技术及其在采矿工程中的应用 张超

虚拟现实技术及其在采矿工程中的应用张超
摘要：虚拟现实技术通过立体呈现真实场景来提供更具有交互性的虚拟场景，
本文探讨虚拟现实技术在煤矿的应用，尤其是在采矿工程中的应用，以此来推动
该技术在煤矿领域的应用。

关键词：虚拟现实技术；采矿工程；应用；
一、虚拟现实技术的概念
虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术是一门人机工程与信息科学结合的高新
技术。

它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器
技术、高度并行的实时计算技术和人类行为学研究等多项关键技术。

VR是计算机绘图技术的高级阶段,其所产生的这种虚拟环境就如同真正的现实空间一样具有多
种感知层次,并不仅仅是一种多媒体的形式,其中的图像可根据人的视觉和动作来
完成。

目前,世界范围内的虚拟现实技术的研究可归纳为危险环境及远程环境下的
监控操作、科学感知、CAD、教育培训、空间探索、医学和娱乐等方面。

对采矿
工程来说,虚拟现实技术的应用既属于危险环境及远程环境下的监控操作,也属于CAD和教育培训的范畴。

虚拟现实技术为煤矿安全生产、优化设计和矿工技术培
训等提供了一种更为有效的手段。

二、我国目前采矿施工管理工作中存在的问题
2.1技术不足导致的管理松散
目前，从我国矿产资源的采掘技术水平的角度上来看，与国际上许多发达国
家相比，都存在着较大的差距。

部分从事矿产资源采掘工作的企业在实际的工作中，依旧使用传统的采掘技术与管理方法，不仅导致了采矿工程中产生了大量的
矿产资源浪费，还消耗了大量的人力资源，从而对企业采矿的经济效益产生了不
利的影响。

由于技术方面较为落后，在管理时必然缺乏有效的管理制度对采矿工
作人员进行有效的约束，只能采用粗放式管理，进而导致了工作人员在工作中不
够细心，安全意识差，对矿产资源的采掘工作缺乏有效的认识，极易影响采矿工
程的工作效率与质量。

由于我国采矿工程在技术方面较为落后，在矿产资源开采的过程中，无法对
一些地质条件较差的矿区进行开采，因此，导致了我国许多矿产资源丰富的矿区
无法得到有效的开采。

与此同时，随着社会经济的不断发展，人民生活水平的不
断提高，市场对矿产资源的需求量也在不断上涨，目前我国的采矿技术能力明显
已经无法满足市场的相关需求，采矿技术的改革已经到了刻不容缓的地步。

2.2意识不足导致的安全隐患
在矿产资源的采掘工作中，矿难事故一旦发生，便是灾难性的事故，不仅会
造成大量的财力、物力损失，还会造成大量的人员伤亡。

因此，现代采矿企业都
将采矿工作中的安全问题，看作是企业未来发展的第一要务。

然而，为了有效的
防治采矿工作中存在的安全事故，不仅要在技术方面上不断提高，还要在意识方
面有所提高。

所谓的意识方面的提高，就是要提高采矿企业管理者的安全管理意识，强化采矿工作人员的安全教育工作，使管理者与工作者从思想上提高对安全
事故的重视，有效的排除其中存在的安全隐患。

然而，从我国采矿企业目前的发
展情况来看，意识方面的强化工作显然还不够。

许多企业的采矿人员在工作中没
有全套的安全防护设备，没有学习足够的安全逃生技巧。

各类安全事故依旧频发，不仅对采矿工作人员的人身安全造成威胁，也会对企业的信誉与经济效益产生不
良影响。

2.3管理不足导致的环境污染
从矿产资源采掘工作的内容与流程上来看，势必会对其周围的环境造成一定
的污染，例如一些放射性资源的采集与处理，都会对周围的水源、空气以及土壤
造成不同程度上的影响，严重威胁着周围居民的生产与生活。

不仅如此，由于管
理工作不到位，导致了矿产资源在采掘的过程中存在着严重的采伐过度的情况，
因此，我国矿区周围很少有人居住，自然环境也极其恶劣。

而部分政府相关部门
的不作为，也在一定程度上纵容了这些恶劣的问题。

通常情况下，采矿工程管理
方面存在的不足，主要表现在企业行为方面的不负责以及制度方面的不起安全。

这正是由于这些行为的存在，使企业的矿产资源采掘工作与环境保护工作发生了
矛盾，如不进行及时的整治与调整，势必会对我国采矿企业今后的发展以及周围
的生态环境造成不良的影响。

三、虚拟现实技术在采矿工程工作中的应用
3.1系统设计方面
借助于虚拟现实技术，可实现即时生成矿山系统开拓、运输等较大系统的三
维虚拟模型，且上述这些模型可以实现同设计者们之间的自然交互，设计者可进
入到这样的交互环境中，对设计的结果做直接判断、校验，对于存在着设计不合
理的地方可及时调整或者是修改，同时可马上于虚拟环境中再现。

3.2施工工艺方面
在此内容上的应用，也就是借助于桌面虚拟现实技术软件，进行诸多虚拟作
业场景的生成，这样一来，工程师便可以如身临其境一般进行操作，对采矿工程
的施工工艺进行确定。

3.3爆破工程方面
借助于虚拟现实技术，对矿山相应的地质、水文等各方面条件进行模拟，有
利于爆破工程师在这种情境下对爆破方案进行准确的确定，同时还能在虚拟现实
系统中做爆破的预演，对得到的结果与预期结果相比较，继而最终确定更符合实际、效果更好的爆破参数。

3.4管理方面
虚拟现实技术可以应用于矿山管理中，涉及矿山的生产施工、安全环保以及
机械设备等方面的管理工作。

这一应用功能的实现主要以虚拟现实技术中的远程
监控操作、动态环境功能为依据，采矿工程的管理人员可以根据虚拟现实系统中
的实时场景对煤矿井下的生产施工情况、整体运营隋况进行综合评估。

3.5培训方面
借助于虚拟现实技术，可对井下各种类型复杂的作业环境进行场景虚拟，并
借助于此实现对采矿工程技术工作者的实习培训，这样一方面可以控制培训费用
的投入，另一方面还有利于提高培训效率、缩短培训时间。

3.6安全方面
在采矿工程中，有许多灾害是突发且不可避免的，像瓦斯爆炸、矿井火灾这
两种，是井下工作者面临的主要灾害。

基于计算机技术的高速发展，也使得在灾
害条件下通过网络进行解决成为可能，借助于计算机技术，可实现对井下火灾发
生时其风流的准确控制，保证井下工作者安全的撤出，避免有害气体的蔓延。

当前，研究者们也正就矿井火灾虚拟现实技术的开发方面做出努力，该系统旨在对
某个真实矿井作业环境进行模拟，将火灾以及爆炸的发生动态、逼真地展现出来，对火焰延展的状态进行实时模拟，这一类系统的开发，必然会使其广泛地应用到
采矿火灾防治等方面中去。

3.7特殊环境条件下的应用
在进行深部矿产开采过程中，可以利用虚拟现实技术建立相应的虚拟环境，
相关设计人员可以在这个虚拟环境中涉及交互式的动态模型，以此确定特殊采矿
环境下的采矿方法、巷道布置方式、通风设计以及矿井开采参数。

在海底下采矿
工程中，利用虚拟现实技术可以根据海底下地理环境条件建立虚拟模型，以此确
定海底下采矿环境下的采矿方式及相应的数据参数。

结束语
随着国家以塑代钢政策的实施,大力发展塑料非金属产业已成当务之急,而研究新材料在技术上、时间上有一定的困难,因而对现有的材料进行改性,在保持原有
材料基本性能不变的基础上赋予材料一些新的特殊功能,如阻燃、抗静电、增强、
耐高温等就成为一条捷径,使老材料变为具有特殊功能的新材料。

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