煤礦井下爆破是煤巷爆破課程教學中的重要章節(jié)，其實驗目的是通過實驗教學鞏固學生已學的教學內(nèi)容，掌握常用的爆破器材和煤巷爆破的設計方案，以及從鉆孔至放炮結(jié)束的爆破工藝流程，從而達到對學生進行實驗操作技能方面的基本訓練。使學生能理論聯(lián)系實際，進一步提高對相關教學內(nèi)容的認識和培養(yǎng)其動手能力，為以后參加工作奠定良好的基礎，并使學生掌握一些科學研究的方法。然而，由于爆破行業(yè)的危險性，學生在課堂教學后很難真正到達現(xiàn)場進行爆破實驗。因此，爆破工程實驗只能采用替代爆破器材及模型等方式來進行實驗，實驗效果不佳。

為此，河南蘭幻軟件技術有限公司開發(fā)了一套煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)，通過“虛實結(jié)合”的方式，將煤礦井下爆破與實際操作有機的聯(lián)系在一起，通過人機交互的虛擬仿真模式不受現(xiàn)場的時間、空間和安全等問題的限制，虛擬仿真技術能直觀表達具有空間、時間復雜特性的系統(tǒng)構成及工藝流程，有利于教學質(zhì)量的提高，極大地拓展了學生的學習資源和學習模式。通過開展煤礦井下爆破工藝虛擬仿真實踐，不僅對煤巷爆破課程和采礦生產(chǎn)實習課程的教學是一個有力補充，同時通過整體爆破工藝流程的展示，對拓展理論教學內(nèi)容廣度和深度，延伸實習時間和空間，從而培養(yǎng)學生的系統(tǒng)性意識，激發(fā)學生對專業(yè)的學習興趣和研究潛能，增強學生的實踐能力也具有重要意義。

一、煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)優(yōu)勢：

（1）減少人員受傷的風險

煤礦井下爆破是一個風險系數(shù)較高的作業(yè)，在實際操作中，不能出現(xiàn)失誤現(xiàn)象，否則后果不堪設想，因此，使用煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)進行反震操作學習，與現(xiàn)實作業(yè)環(huán)境高度相似，進行模擬操作和訓練實訓，避免實際作業(yè)中的風險。

（2）提高學員的學習效率

給未下井的學員提供學習機會，讓其身臨其境的感受一下實際工作的情況，熟悉一下工作場地，慢慢深入了解作業(yè)的流程和技巧，為上崗作業(yè)奠定基礎。

（3）減少對設備資源的浪費

煤礦井下爆破需要使用的資源較多，成本比較大，每次爆破都需要投入大量的設備資源，為了員工不做無用功，減少資源的使用浪費，進行虛擬仿真作業(yè)模擬，從而計算出需要使用的合理的資源以及適當?shù)牧Χ鹊龋瑴p少浪費。

二、煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)包括三個模塊：

（1） 基礎知識

基礎知識包括爆破概述、雷管結(jié)構、炸藥、起爆材料、掘進布置、裝藥方式、網(wǎng)絡連線及放炮器等內(nèi)容，內(nèi)容通過三維動畫的方式進行展示。

（2） 結(jié)構展示

結(jié)構展示包括水炮泥、瓦斯傳感器、炸藥、粘土炮泥、炸藥箱、吹眼器、發(fā)爆器、雷管、雷管箱、起爆藥卷及哨子等三維模型，模型的人機交互功能有縮放、旋轉(zhuǎn)、移動等功能。

（3） 仿真模塊

仿真模塊采用第三人稱視角的場景進行人機交互，爆破工藝流程主要包括起爆藥卷的制作、清孔驗孔、裝藥及封孔、爆破網(wǎng)絡連接、爆破警戒、起爆及爆破后檢查等虛擬仿真再現(xiàn)。為保證實驗效果，在爆破工藝流程虛擬仿真過程中加入專項知識學習，使學生在詳細了解與掌握爆破工藝流程的同時，對“一炮三檢”和“三人連鎖放炮制度”等問題有一個系統(tǒng)認識。

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