[实用新型]矿井突出灾害仿真模拟培训演练系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿井安全技术领域，具体涉及一种针对矿井工人及救护队员的瓦斯灾害模拟培训演练系统。

背景技术

矿井工作环境复杂，灾害多发，瓦斯是煤矿井下各种有毒有害气体的总称，其中以甲烷为主，占80％以上。甲烷的密度为0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍，是无色、无味、可以燃烧和爆炸的气体。它对人呼吸的影响与氮气相似，可以使人窒息；同时又不同于氮气，它具有可燃性及爆炸性。瓦斯对人的危害主要体现在四个方面：爆炸、突出、窒息和燃烧。

在井下采掘过程中，常常一瞬间(几分钟甚至几秒钟)从煤体中大量的煤与岩石被抛出，并喷出大量的瓦斯，这种现象叫煤与瓦斯突出，简称突出。发生煤与瓦斯突出事故，不仅采掘工作面和通风系统会遭到破坏，同时大量的煤与瓦斯以极快的速度喷出，还可能会充塞巷道，造成人员窒息和瓦斯爆炸、燃烧及煤(岩)埋人事故。

煤与瓦斯突出前，一般都有预兆，没有预兆的突出是极少数。突出预兆可分为有声预兆和无声预兆。

有声预兆。煤层在变化过程中发生劈裂声、闷雷声、机枪声、响煤炮以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。声音由远到近，由小到大。有短暂的，有连续的，间隔时间长短也不一致。煤壁发生震动和冲击，顶板来压，支架发生折裂声。

无声预兆。工作面顶板压力增大，煤壁被挤出，片帮掉渣，顶板下沉或底板鼓起；煤层层理紊乱、煤暗淡无光泽、煤质变软；瓦斯忽大忽小，煤壁发凉，打钻时有顶钻、卡钻、喷瓦斯等现象。突出灾害容易造成群死群伤的重大事故为了降低矿井事故对人的灾害，中国相关安全法规中规定了矿山需对职工进行安全教育、培训，未经安全教育、培训的，不得上岗作业。但是目前的安全教育中通常是以传统的课堂授课或文字材料的方式，不能构建相应的虚拟现实仿真环境，显得不够直观，不能给被培训者以深刻的印象。

公开号为CN1821548A的中国实用新型专利申请公开说明书中公开了一种矿井下自然灾害模拟系统，其设置在废弃巷道或巷道模型内，用以模拟矿井下的自然灾害，但其不是虚拟现实仿真环境，而是在真实的巷道内布置模拟系统，布置难度较大，受环境影响较大，而且其只是模拟自然灾害，摄像后将图像信号传出供人观看，不能让人身临其境，不能做到人机交互和互动，也不能对演练结果进行评价。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本实用新型提出一种矿井突出灾害仿真模拟培训演练系统，能模拟煤与瓦斯突出灾害情形，让人身临其境，并能实现人机交互和互动，还可对演练结果进行评价。

本实用新型的目的是这样实现的：矿井突出灾害仿真模拟培训演练系统，包括主控计算机、3D环幕放映子系统、人机交互子系统、同步互动子系统、人体行为检测子系统和人体生理监测子系统，所述3D环幕放映子系统、人机交互子系统、同步互动子系统、人体行为检测子系统和人体生理监测子系统分别与主控计算机电联接，所述同步互动子系统包括扬声装置、震动装置和冲击波发生装置。

进一步，所述3D环幕放映子系统为偏振3D环幕放映子系统；

进一步，所述偏振3D环幕放映子系统由120°环形银幕和4台投影设备组成，每2台投影设备为一组，两组投影设备分别与120°环形银幕的左、右侧相对设置；

进一步，所述人机交互子系统由电子题板和无线耳麦组成；

进一步，所述震动装置包括仿真模拟培训演练台、至少4只气缸，所述气缸支撑于所述仿真模拟培训演练台下，所述气缸的活塞外套有减震弹簧；

进一步，所述人体行为检测子系统包括摄像装置和分布设置的至少一个光电传感装置；

进一步，所述人体生理监测子系统包括血压传感器、脉搏传感器和呼吸频率传感器；

进一步，所述人体生理监测子系统包括无线收发装置，所述无线收发装置与主控计算机电联接。

本实用新型的优点在于：采用计算机3D模拟仿真，虚拟现实等新技术，可对煤矿井工、救护队员的安全意识、对突出灾害事故的征兆预判、灾害发生时的心理和处置技能进行培训，并给出相应评价。针对煤矿井下突出灾害预兆，发生过程及灾后环境场景的3D模拟，同步产生与突出场景同步的声、光、震动、冲击波等灾害动态环境，监测被训人员的互动行为，从而到达对被训人员的处置行为评判，以及监测人体生理参数，以对被训者心理和生理状况进行评价。