[发明专利]一种煤矿瓦斯爆炸灾害虚拟应急演练方法及系统

权利要求书

1.一种煤矿瓦斯爆炸灾害虚拟应急演练方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：确定矿井现场基本参数；

步骤二：对矿井典型高浓度瓦斯区瓦斯爆炸进行数值模拟，并评估爆炸影响区域；

步骤二具体实现方法为，针对不同地点、不同分布范围的高浓度瓦斯区的瓦斯爆炸进行数值模拟，得出爆炸后产生的CO气体的浓度分布范围，根据CO气体的浓度分布范围，评估爆炸影响区；

步骤二所述的爆炸影响区分为致死区、高危区、中危区、低危区、健康损伤区和安全区；致死区：CO浓度大于10000ppm，3分钟内死亡，高危区：CO浓度小于10000ppm大于6400ppm，10分钟内死亡，中危区：CO浓度小于6400ppm大于3200ppm，30分钟内死亡，低危区：CO浓度小于3200ppm大于1600ppm，120分钟内死亡，健康损伤区：CO浓度小于1600ppm大于100ppm，长时间有致死危险，安全区：CO浓度小于100ppm；

步骤三：根据步骤一确定的矿井现场基本参数，建立煤矿瓦斯爆炸灾害虚拟现实基本场景；

根据步骤一确定的矿井现场基本参数，建立爆炸影响区巷道和关键设备的几何模型，利用虚拟现实编辑器建立爆炸影响区巷道和关键设备的三维场景，再依据关键设备在爆炸发生前后的工作、声音不同状态，利用虚拟现实编辑器对巷道和关键设备运动学、声学和视觉外观特性进行建模，实现建立煤矿瓦斯爆炸灾害虚拟现实基本场景；

步骤四：利用虚拟现实编辑器，对VR技术所要虚拟的爆炸条件进行初始化，并对工人的生存状态和逃生速度初始化；

步骤四具体实现方法为，

步骤4.1：利用虚拟现实编辑器对VR技术所要虚拟的爆炸条件进行初始化：主要包括瓦斯超限地点、瓦斯超限范围、瓦斯浓度升高速率、开始爆炸的时间；在不同CO浓度下，工人的生存状态和逃生速度；

步骤4.1所述的瓦斯超限地点包括工作面、掘进头；将高浓度瓦斯区分为低、中、高三个等级，低级：9%高浓度瓦斯充填巷道5m，中级：9%高浓度瓦斯充填巷道10m，高级：9%高浓度瓦斯充填巷道20m；瓦斯浓度升高速率：从0升高到9%，用时0.5小时、1小时、2小时；开始爆炸的时间：瓦斯浓度升高到9%后，延时预设固定时间爆炸，延迟时间选0小时、0.5小时、1小时；

步骤4.2：利用虚拟现实编辑器，对VR技术所要虚拟的工人生存状态和逃生速度初始化：致死区：3分钟内死亡，能见度1m；高危区：人员在10min内死亡，能见度2m，逃生速度0.5m/s；中危区：人员在30min内死亡，能见度4m，逃生速度1m/s；低危区：人员在120min内死亡，能见度6m，逃生速度1.5m/s；健康损伤区：能见度8m，逃生速度2m/s；

步骤五：煤矿瓦斯爆炸灾害虚拟应急演练与逃生训练；

在利用步骤四进行初始化后，逃生训练人员选择不同的工种进入到井下相应的虚拟开采地点，各工作人员根据应急预案的要求进行逃生训练；

步骤五具体实现方法为，

步骤5.1：在利用步骤四进行初始化后，逃生训练人员选择不同的工种进入到井下相应的虚拟开采地点，采煤工进入工作面下隅角，掘进工进入掘进头，瓦斯检查工进入工作面上隅角，随身携带自救器；

步骤5.2：各工作人员根据应急预案的要求进行应急演练与逃生训练；

步骤5.2.1：当瓦斯浓度超限，人员应该电话汇报；

步骤5.2.2：当人员听到撤离指令或瓦斯达到一定浓度时，根据矿上的应急救援预案的要求，人员开始撤离，此时开始计时；

步骤5.2.3：根据步骤四初始化的瓦斯超限地点、时间和爆炸条件判断是否发生瓦斯爆炸，瓦斯爆炸发生时，根据人员对应步骤二所述的爆炸影响区进行人员伤害预判；

步骤5.2.4：瓦斯爆炸发生后，根据人员对应步骤四所在的区域赋予相应工人生存状态和逃生速度限制；人员首选应该佩戴自救器，然后再逃生；自救器的维持时间是30min，要在30min内换新的自救器延长逃生时间，否则，按暴露于有毒空气中计算生存时间，一般在压风自救站中有备用的自救器，人员到达避难硐室或到达安全区后，逃生成功；步骤四所在的区域分为致死区、高危区、中危区、低危区、健康损伤区和安全区；

步骤六：煤矿瓦斯爆炸灾害虚拟应急演练与逃生训练效果评估；

在瓦斯浓度达到逃生界限时，开始对每个工人计时，计算工人逃到安全区所用的总时间；根据工人工作奖励分和逃生时间计算总训练成绩，评估各工人的应急演练效果。