煤礦井下爆破是煤巷爆破課程教學(xué)中的重要章節(jié)，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^實(shí)驗(yàn)教學(xué)鞏固學(xué)生已學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，掌握常用的爆破器材和煤巷爆破的設(shè)計(jì)方案，以及從鉆孔至放炮結(jié)束的爆破工藝流程，從而達(dá)到對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作技能方面的基本訓(xùn)練。
使學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步提高對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識和培養(yǎng)其動手能力，為以后參加工作奠定良好的基礎(chǔ)，并使學(xué)生掌握一些科學(xué)研究的方法。然而，由于爆破行業(yè)的危險性，學(xué)生在課堂教學(xué)后很難真正到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行爆破實(shí)驗(yàn)。因此，爆破工程實(shí)驗(yàn)只能采用替代爆破器材及模型等方式來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果不佳。
為此，河南蘭幻軟件技術(shù)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(shí)結(jié)合”的方式，將煤礦井下爆破與實(shí)際操作有機(jī)的聯(lián)系在一起，通過人機(jī)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(shù)能直觀表達(dá)具有空間、時間復(fù)雜特性的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程，有利于教學(xué)質(zhì)量的提高，極大地拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)模式。
通過開展煤礦井下爆破工藝虛擬仿真實(shí)踐，不僅對煤巷爆破課程和采礦生產(chǎn)實(shí)習(xí)課程的教學(xué)是一個有力補(bǔ)充，同時通過整體爆破工藝流程的展示，對拓展理論教學(xué)內(nèi)容廣度和深度，延伸實(shí)習(xí)時間和空間，從而培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性意識，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣和研究潛能，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)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）規(guī)避作業(yè)風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)安全實(shí)訓(xùn)
煤礦井下爆破屬于高風(fēng)險作業(yè)，實(shí)際操作中任何失誤都可能引發(fā)嚴(yán)重后果。本系統(tǒng)高度還原現(xiàn)實(shí)井下爆破作業(yè)環(huán)境，學(xué)生可在虛擬場景中進(jìn)行反復(fù)模擬操作與實(shí)訓(xùn)演練，全程無人員受傷風(fēng)險，讓學(xué)生在安全環(huán)境中掌握規(guī)范操作方法。
（2）強(qiáng)化沉浸體驗(yàn)，提升學(xué)習(xí)效率
為未下井的學(xué)生、新上崗人員提供沉浸式學(xué)習(xí)場景，使其身臨其境地感受井下實(shí)際工作環(huán)境，熟悉作業(yè)場地布局，逐步掌握爆破作業(yè)流程與操作技巧，快速完成從理論知識到實(shí)操能力的轉(zhuǎn)化，為現(xiàn)場上崗作業(yè)筑牢基礎(chǔ)。
（3）優(yōu)化資源利用，降低實(shí)訓(xùn)成本
煤礦井下爆破現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)需投入大量雷管、炸藥、設(shè)備等資源，成本較高。本系統(tǒng)通過虛擬仿真作業(yè)模擬，可精準(zhǔn)推演爆破所需資源用量、爆破力度等關(guān)鍵參數(shù)，指導(dǎo)實(shí)際作業(yè)中的資源合理配置，避免無效操作與資源浪費(fèi)，大幅降低教學(xué)實(shí)訓(xùn)與企業(yè)崗前培訓(xùn)的資源成本。
二、煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)功能模塊
本系統(tǒng)圍繞煤礦井下爆破教學(xué)與實(shí)訓(xùn)需求，設(shè)置三大核心功能模塊，覆蓋理論學(xué)習(xí)、器材認(rèn)知、全流程實(shí)操，形成 “學(xué) - 認(rèn) - 練” 一體化教學(xué)體系。
（1）基礎(chǔ)知識
聚焦爆破基礎(chǔ)理論與核心知識點(diǎn)，涵蓋爆破概述、雷管結(jié)構(gòu)、炸藥特性、起爆材料分類、掘進(jìn)布置要求、裝藥方式規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)連線技巧、放炮器操作等內(nèi)容。模塊采用三維動畫形式直觀展示，將抽象的理論知識轉(zhuǎn)化為動態(tài)、形象的視覺內(nèi)容，便于學(xué)生理解與記憶，夯實(shí)理論基礎(chǔ)。
（2）結(jié)構(gòu)展示
構(gòu)建井下爆破全品類器材的高精度三維模型，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、哨子等核心器材。所有模型支持縮放、旋轉(zhuǎn)、移動等人機(jī)交互操作，學(xué)生可全方位觀察器材外觀、剖析內(nèi)部結(jié)構(gòu)，清晰掌握各類器材的構(gòu)造、功能與使用場景，實(shí)現(xiàn)器材認(rèn)知的可視化、具象化。
（3）仿真模塊
作為系統(tǒng)核心模塊，采用第三人稱視角打造沉浸式井下爆破場景，實(shí)現(xiàn)從起爆藥卷制作到爆破后檢查的全工藝流程虛擬仿真再現(xiàn)，具體流程包括：起爆藥卷的制作→清孔驗(yàn)孔→裝藥及封孔→爆破網(wǎng)絡(luò)連接→爆破警戒→起爆→爆破后檢查。
為保障實(shí)訓(xùn)效果，模塊在工藝流程仿真過程中嵌入專項(xiàng)知識學(xué)習(xí)與規(guī)范考核，重點(diǎn)強(qiáng)化學(xué)生對 “一炮三檢” 制度、“三人連鎖放炮制度” 等安全作業(yè)規(guī)范的理解與執(zhí)行，讓學(xué)生在掌握爆破實(shí)操流程的同時，樹立嚴(yán)格的安全作業(yè)意識，培養(yǎng)規(guī)范操作習(xí)慣。
三、咨詢與試用
河南蘭幻軟件技術(shù)有限公司竭誠為礦業(yè)院校、采礦企業(yè)提供煤礦井下爆破工藝虛擬仿真系統(tǒng)定制化服務(wù)與技術(shù)支持，歡迎各界客戶前來咨詢、體驗(yàn)試用！
