紅嶺鉛鋅礦的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

趙 永 楊天鴻 解聯(lián)庫 朱根鵬 胡高建 張 飛(1.深部金屬礦山安全開采教育部重點實驗室，遼寧 沈陽 110819；2.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819；3.北京礦冶研究總院礦山工程研究所，北京 100160；.內(nèi)蒙古赤峰紅嶺有色礦業(yè)有限責任公司，內(nèi)蒙古赤峰 02550)

·機電與自動化·

紅嶺鉛鋅礦的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

趙 永1,2楊天鴻1,2解聯(lián)庫2,3朱根鵬4胡高建1,2張 飛1,2
(1.深部金屬礦山安全開采教育部重點實驗室，遼寧 沈陽 110819；2.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819；3.北京礦冶研究總院礦山工程研究所，北京 100160；4.內(nèi)蒙古赤峰紅嶺有色礦業(yè)有限責任公司，內(nèi)蒙古赤峰 025450)

根據(jù)紅嶺鉛鋅礦的實際情況，基于VR技術(shù)建立了一整套礦山虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。針對VR技術(shù)在礦山中應(yīng)用的不足之處，對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)構(gòu)建軟件進行了二次開發(fā)，加強其對外部數(shù)據(jù)的集成與可視化，實現(xiàn)對微震數(shù)據(jù)、應(yīng)力場、位移場、塑性區(qū)以及理論計算結(jié)果的真三維顯示。該礦山虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅包含了地表、工業(yè)場地、礦體、井巷、采場以及回采動畫等礦山三維模型場景，還包含了一些數(shù)據(jù)、數(shù)值結(jié)果的顯示，具有虛擬場景漫游、信息查詢、數(shù)據(jù)立體呈現(xiàn)和交互控制等功能。針對紅嶺鉛鋅礦的大量采空區(qū)，通過對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中眾多重要三維數(shù)據(jù)的聯(lián)合解讀和分析，實現(xiàn)對采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性的評價以及危險區(qū)域的確定，提高了VR技術(shù)在礦業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用性。

三維模型 VR技術(shù) 數(shù)據(jù)集成 采空區(qū)穩(wěn)定性

礦體是一個多介質(zhì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間體，其中一些不連續(xù)的空間結(jié)構(gòu)體展布特征對采礦活動的進行尤為重要，且隨著礦石開采的不斷進行，圍巖運動以及礦體壓力都在不斷地發(fā)展和變化著，發(fā)生災(zāi)變的條件隨時可能遇到，且在開采過程中會產(chǎn)生大量的時變地質(zhì)信息數(shù)據(jù)。利用傳統(tǒng)的二維圖表或在各個系統(tǒng)完全獨立運行的條件下，人們將很難理解復(fù)雜空間中各數(shù)據(jù)集的時變過程，難以利用這些數(shù)據(jù)來推斷地質(zhì)信息在研究區(qū)域內(nèi)的發(fā)育分布規(guī)律。除此之外，礦山巖體具有動態(tài)穩(wěn)定性的特點，故對采空區(qū)穩(wěn)定性的評價不能以單一因素進行評價，而需綜合多元因素、多手段、全過程、分階段的動態(tài)評價。所以急需一門技術(shù)來反映地質(zhì)信息、巖石力學信息、應(yīng)力信息以及聯(lián)合集成多方數(shù)據(jù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)，可適時地解決這一問題。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將采礦活動的各個環(huán)節(jié)編制成交互性強的可視化系統(tǒng)，可將地質(zhì)資料、礦體模型、巖石力學、數(shù)值模擬等模塊結(jié)合在一起，供用戶分析和考慮多方面的因素，可對各研究區(qū)域的穩(wěn)定性進行綜合分析、危險區(qū)域定位，提高生產(chǎn)進度及安全[1]。

1 虛擬現(xiàn)實概要

20世紀80年代初，美國人Jaron Lanier提出了“Virtual Reality”的概念。Grigore C.Burdea和Philippe Coiffet在《Virtual Reality Technology》把虛擬現(xiàn)實技術(shù)定義為一種高端的人機接口，包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等多種感覺通道的實時模型和實時交互[2]。VR技術(shù)能為礦山用戶提供一種逼真的三維虛擬礦山環(huán)境，使用戶不僅可以沉浸在虛擬礦山場景中，產(chǎn)生“身臨其境”的感覺，還可以與之進行實時交互，用戶可以沉浸于數(shù)據(jù)空間，能以更自然、更直接的方式與數(shù)據(jù)交互，這是傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計圖和預(yù)渲染回放的三維動畫所無法達到的[3-4]。我國礦業(yè)領(lǐng)域VR的研究尚處于初級階段。近年來，許多與礦業(yè)有關(guān)的科研院校相繼建立了礦山虛擬現(xiàn)實實驗室，在礦山VR領(lǐng)域取得了一定的成績，例如：東北大學虛擬現(xiàn)實實驗室結(jié)合石人溝鐵礦開發(fā)了石人溝鐵礦虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了模型的真三維顯示、漫游、數(shù)據(jù)查詢，還實現(xiàn)了對微震數(shù)據(jù)、安全系數(shù)等重要信息的集成[5]；中國礦業(yè)大學與德國DMT大學合作，把礦井決策模擬系統(tǒng)STMBERG應(yīng)用于真實礦井中，可模擬井下火災(zāi)的發(fā)生過程、變化趨勢[6]；西安科技大學采礦數(shù)字化實驗室研發(fā)了煤礦實地仿真教學系統(tǒng)，模擬了礦井從地面到工作面的巷道系統(tǒng)[7]等。

本研究通過結(jié)合赤峰紅嶺鉛鋅礦的實際情況，建立虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，真三維的表現(xiàn)礦山數(shù)據(jù)。并通過對虛擬現(xiàn)實構(gòu)建軟件的二次開發(fā)，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)面信息、應(yīng)力場、微震信息等數(shù)據(jù)的三維可視化表達，可依據(jù)集成結(jié)果對采空區(qū)圍巖、頂板的穩(wěn)定性進行聯(lián)合評價，并確定出危險區(qū)域，加強監(jiān)測與防護。擴展了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在礦山中的實際應(yīng)用性，并為采空區(qū)的評價提出了一種可行方法。

2 紅嶺鉛鋅礦VR技術(shù)系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)研發(fā)的總體思路

紅嶺鉛鋅礦虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)研發(fā)的思路如圖1所示。

圖1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)研發(fā)思路

系統(tǒng)構(gòu)建流程可分為5個階段：

(1)建立紅嶺鉛鋅礦三維模型。根據(jù)現(xiàn)場所收集的資料和數(shù)據(jù)，利用三維建模軟件進行整個礦山的三維模型(地表、建筑、礦體、井巷、采空區(qū)、頂板、礦山設(shè)備等)和制作相關(guān)的采礦工藝動畫。

(2)外部數(shù)據(jù)的集成與可視化。對數(shù)值模擬得到的應(yīng)力場、塑性區(qū)、位移場，利用3GSM測試得到的結(jié)構(gòu)面結(jié)果以及初步監(jiān)測得到的微震信號等進行三維重構(gòu)。將重構(gòu)后的三維模型，集成并可視化到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中。

(3)建立數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)。利用現(xiàn)場收集的地質(zhì)數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與建立的三維模型聯(lián)系起來，建立數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，實現(xiàn)直觀了解模型信息。除此之外，還將數(shù)值模型結(jié)果以及通過Mathews計算得到的采空區(qū)穩(wěn)定性信息建立評價數(shù)據(jù)庫，可直觀了解每個采場的穩(wěn)定性情況。

(4)交互控制。通過一系列腳本、窗口、控件的設(shè)置來實現(xiàn)對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的交互式控制，包括模型的顯示與隱藏、場景切換、數(shù)據(jù)查詢、角色漫游等。

(5)真三維立體顯示。利用東北大學主動立體顯示設(shè)備，真三維地顯示構(gòu)建的紅嶺鉛鋅礦虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，讓用戶身臨其境地解讀模型之間的立體關(guān)系、采空區(qū)的穩(wěn)定性情況等信息。

2.2 紅嶺鉛鋅礦工程概述

紅嶺鉛鋅礦礦區(qū)位于內(nèi)蒙古赤峰市，屬于矽卡巖型多金屬礦。礦化帶走向55°～59°，傾角較陡65°～85°。礦區(qū)成礦帶是沿大理巖層間及其頂?shù)装宸植?，故礦體的圍巖在1#礦體下盤和2#礦體下盤分布有矽質(zhì)板巖、板巖；位于1#礦體的上盤和2#礦體下盤分布有大理巖；礦體賦存在矽卡巖帶之中，礦體的直接圍巖為矽卡巖。礦體中夾石有板巖、大理巖和矽卡巖。

2010年之前，礦區(qū)開采中段為1、2、3中段，因技術(shù)、規(guī)范、管理以及之前的民采等原因，未形成統(tǒng)一的規(guī)劃開采，導(dǎo)致3中段及其以上礦體殘留大量礦柱，嚴重浪費了礦產(chǎn)資源。不僅如此，十幾年的礦山開采，采空區(qū)大量存在。據(jù)統(tǒng)計，863 m中段(5中段)以上采空的礦房有80個，其中2#礦體24個，1#礦體56個。1 035 m(1中段)中段有9個，995 m(2中段)中段有19個，955 m(3中段)中段有28個，905 m中段(4中段)20個。如圖2所示。

圖2 礦房空間分布

嚴格地說，目前該礦山的采空區(qū)應(yīng)該是采空的礦房，并且大部分礦房沒有冒頂、片落等現(xiàn)象。然而空區(qū)暴露時間越長，礦巖變形越嚴重，穩(wěn)固性越差?，F(xiàn)在大部分礦房均已無法進入，故無法對其進行詳細的現(xiàn)場勘察?，F(xiàn)階段礦區(qū)要回收4中段以上殘留的礦柱，采空區(qū)的穩(wěn)定性對礦柱的回收起到至關(guān)重要的作用。故需對采空區(qū)穩(wěn)定性進行分析，為礦柱回收方案的選取提供依據(jù)。

2.3 三維場景建立

三維模型的建立可以增強地質(zhì)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力和可用性，為地質(zhì)工作者在三維空間中觀察、分析地質(zhì)現(xiàn)象以及空間分布提供重要手段[8]。

(1)三維地質(zhì)模型的建立，根據(jù)現(xiàn)場提供的地表地形圖，利用3DMine礦業(yè)工程軟件，對地表地形圖中的等高線進行賦高程、生成DTM面等操作，并生成具有高低起伏的真實三維地形表面。根據(jù)礦山提供的地質(zhì)剖面圖、勘探線剖面圖，利用3DMine中的坐標轉(zhuǎn)換功能對中段平面圖和勘探線剖面圖進行坐標調(diào)整，進而利用生成三角網(wǎng)的操作形成礦體、頂板、礦房、間柱等操作。最后在3Ds Max里對在3DMine中建立的三維模型進行材質(zhì)處理，形成具有真實特性的三維模型。如圖3所示。

圖3 三維地質(zhì)模型

(2)工業(yè)場地模型。根據(jù)地表地形圖中工業(yè)場地的布置以及現(xiàn)場采集的圖像信息，利用建筑設(shè)計軟件，按照1∶1的比例構(gòu)建工業(yè)場地建筑模型，構(gòu)建完畢后在3Ds Max中對建筑進行紋理映射，使之更加真實。構(gòu)建后的模型如圖4。

圖4 工業(yè)場地模型

(3)井巷模型的建立。根據(jù)現(xiàn)場提供的中段平面圖，利用3DMine軟件由腰線生成巷道再生成各中段的巷道。利用連接三角網(wǎng)的方式生成主井、副井、回風井、箕斗井。另外，為了真實呈現(xiàn)現(xiàn)實巷道形態(tài)，為后續(xù)采礦工藝動畫提供場景，并為結(jié)構(gòu)面的展示提供真實的環(huán)境，故需在3Ds Max中利用FFD、噪波等操作對863、905、955 m水平部分區(qū)段進行重新構(gòu)建，生成具有凹凸立體感的巷道。

(4)設(shè)備模型。根據(jù)從現(xiàn)場測量的設(shè)備尺寸與采集的實體圖像建立設(shè)備模型并賦予相應(yīng)材質(zhì)，建立設(shè)備模型的目的是為了后續(xù)采礦工藝動畫的制作提供素材。設(shè)備模型的建立與采礦工藝動畫的制作，都在3Ds Max中進行。將抽象的地下工程已生動的三維動畫展示給用戶，對礦山的教學和培訓(xùn)有一定的幫助作用。圖5為采場內(nèi)的鏟運機正在運搬礦石，圖6為礦車在等待放礦機放礦。

圖5 鏟運機運搬

圖6 礦車運輸

2.4 數(shù)據(jù)集成

將多種數(shù)據(jù)信息集成到一個可視化平臺中供人們?nèi)?、綜合的分析，不僅是提高防災(zāi)抗災(zāi)能力中十分關(guān)鍵和亟待解決的問題，還是將各個系統(tǒng)發(fā)揮到最大、最有力的途徑。由此可見集成大量的外部數(shù)據(jù)是穩(wěn)定性評價的重中之重。

(1)巖體結(jié)構(gòu)面測量結(jié)果的集成與可視化。工程巖體的軟弱結(jié)構(gòu)面，對巖體穩(wěn)定性影響較大，其形狀、力學性質(zhì)及空間組合條件，在某種程度上控制著礦山地壓活動與巖體的冒落過程。應(yīng)用ShapeMetriX 3D對紅嶺鉛鋅礦進行結(jié)構(gòu)面調(diào)查，獲得結(jié)構(gòu)面的詳細信息為采空區(qū)穩(wěn)定性研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對結(jié)構(gòu)面調(diào)查的結(jié)果進行三維重構(gòu)，并可視化到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，直觀地了解特殊區(qū)段的巖體狀況并可查詢結(jié)構(gòu)面結(jié)果。如圖7所示。

圖7 巖體結(jié)構(gòu)面的可視化

(2)數(shù)值模擬結(jié)果的集成與可視化。通過編寫程序代碼，對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)構(gòu)建軟件進行二次開發(fā)，將應(yīng)力場、塑性區(qū)等數(shù)據(jù)集成并可視化虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中。真三維的顯示數(shù)值場景，直觀地顯示應(yīng)力集中區(qū)域以及集中程度等信息，便于加強開采區(qū)域的監(jiān)管與防護。如圖8所示。

(3)微震數(shù)據(jù)的集成與可視化。由于微震是礦巖變形、裂紋開裂及擴展過程的伴生現(xiàn)象，微震事件的位置與強度反映了巖體內(nèi)的變形或破壞的位置及其強度。利用東北大學虛擬現(xiàn)實實驗室自主研發(fā)的定位程序，獲取微震事件的坐標，以微震小球的形式集成到可視化系統(tǒng)中。集成微震數(shù)據(jù)不僅能夠起到監(jiān)測災(zāi)害的目標，還能起到預(yù)警的作用。圖9為微震

圖8 應(yīng)力場可視化

數(shù)據(jù)的可視化結(jié)果。

圖9 微震數(shù)據(jù)可視化

除此之外，系統(tǒng)對巖石力學數(shù)據(jù)、巖體力學數(shù)據(jù)以及關(guān)鍵塊體都進行了集成與可視化，便于用戶對礦體性質(zhì)不僅有感性的認識還具有理性的認識。

2.5 數(shù)據(jù)庫信息查詢

VR技術(shù)可以將礦山的數(shù)據(jù)信息真三維呈現(xiàn)給用戶，但是單純的觀看三維模型無法全面、準確地了解所有信息。有些重要信息是無法通過三維圖形“看”出來的，例如采場特征、礦石儲量、人員信息等。故有必要建立一個包含所有重要信息的數(shù)據(jù)庫，并且要實時更新，真實、準確地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。信息查詢系統(tǒng)的建立是通過虛擬現(xiàn)實平臺中模型與數(shù)據(jù)庫的ADO接口實現(xiàn)的。通過將模型與數(shù)據(jù)庫進行鏈接，實現(xiàn)雙擊模型查詢對應(yīng)區(qū)域的數(shù)據(jù)信息(如圖10)。

圖10 采空區(qū)信息查詢

2.6 交互控制

將三維模型、動畫導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)構(gòu)建軟件中，并完成數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)的制作后，需要建立一套完整的人性化控制系統(tǒng)——交互控制，以達到用戶對虛擬場景的交互控制，如人員的虛擬漫游、動畫的播放、結(jié)構(gòu)面計算過程的演示、數(shù)值模擬結(jié)果各剖面結(jié)果的展示等等。這些功能都可以通過自主編寫腳本來實現(xiàn)，最終通過設(shè)置相應(yīng)控件來實現(xiàn)對腳本的控制。最終建成的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)如圖11所示。

圖11 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)界面

2.7 采空區(qū)穩(wěn)定性評價

采空區(qū)穩(wěn)定性分析方法有多種，如工程類比法、數(shù)值模擬法、穩(wěn)定性監(jiān)測、預(yù)計法、不確定系統(tǒng)分析法[9]。采用Mathews穩(wěn)定圖法和數(shù)值模擬對紅嶺鉛鋅礦采場穩(wěn)定性進行綜合分析。Mathews穩(wěn)定圖法是一種相對簡單、理論上并不嚴密而基于實踐的一個計算方法，計算過程以2個因子——穩(wěn)定數(shù)N和水力半徑R的計算為基礎(chǔ)，然后將這2個因子繪制在劃分為穩(wěn)定區(qū)、過渡區(qū)和崩落區(qū)的圖上，得出穩(wěn)定性結(jié)果[10-12]。利用VR技術(shù)將以上數(shù)據(jù)可視化到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，對所有可視化數(shù)據(jù)進行聯(lián)合解讀，綜合分析采空區(qū)穩(wěn)定性，并確定出危險區(qū)域。

根據(jù)現(xiàn)場巖體調(diào)查情況、巖石力學實驗以及由各中段平面圖得到的采空區(qū)幾何性質(zhì)、巖體RMR值、Q分級結(jié)果、結(jié)構(gòu)面參數(shù)等數(shù)據(jù)，利用Mathews穩(wěn)定圖法，求出各采空區(qū)的上盤圍巖穩(wěn)定性情況。將計算結(jié)果編制成數(shù)據(jù)庫集成到可視化系統(tǒng)中，以便與數(shù)值模擬一起進行聯(lián)合解讀。圖12為集成的Mathews計算結(jié)果(考慮文章篇幅，只列出3中段計算結(jié)果數(shù)據(jù)庫)。

從圖12中可以看出，絕大多數(shù)采場處于穩(wěn)定區(qū)，個別采場圍巖穩(wěn)定性處于過渡區(qū)。3中段3102、3103、3104、3105采場處于過渡區(qū)，巖性為白理巖，巖性較弱；采場尺寸比同巖性采場尺寸大，暴露面積大，穩(wěn)定性差。4中段4204、4102、4103、4102、4100采場處于過渡區(qū)，分析原因與3中段相同。因此，對上述采場需考慮加強支護來維持上盤圍巖的穩(wěn)定性。

從圖8中可以看出局部礦房頂板有明顯拉應(yīng)力集中，其中三中段3109、3110采場，四中段4103、4104、4106、4108采場拉應(yīng)力最大值約為1.2 MPa，四

圖12 集成的Mathews計算結(jié)果

中段4102、4105采場拉應(yīng)力集中更為明顯，約為1.47 MPa，但最大拉應(yīng)力也小于巖體抗拉強度2 MPa。采場頂板足以維持自穩(wěn)。

從圖13中可以分析得到，在回采3、4中段礦房后，局部頂柱及圍巖上盤出現(xiàn)塑性區(qū)，發(fā)生塑性區(qū)的位置與出現(xiàn)較大拉應(yīng)力位置相對應(yīng)。主要發(fā)生位置為4中段4102、4105、4106、4107、4108礦房頂板，4100、4102、4103礦房上盤也出現(xiàn)局部塑形破壞，與利用Mathews穩(wěn)定圖法計算得到的過渡區(qū)相對應(yīng)。出現(xiàn)塑形破壞主要原因是采場頂板或者上盤圍巖跨度較大造成的。出現(xiàn)的塑性區(qū)未出現(xiàn)大面積連通現(xiàn)象，不足以引起大規(guī)?？逅?/p>

圖13 塑性區(qū)可視化

從圖14(a)中可以看出，在4中段4102、4104、4105、4108采場頂板出現(xiàn)明顯的位移沉降，與出現(xiàn)塑性破壞以及拉應(yīng)力集中位置相對應(yīng)，最大位移為3 mm。從圖14(b)可以看出在礦體較薄但沿走向跨度較大的4200、4100、4101、4102/4103采場頂板也有1.5 mm沉降，這些采場處于過渡區(qū)。

圖14 位移場三維可視化

綜上所述，綜合Mathews穩(wěn)定圖法的計算結(jié)果以及數(shù)值模擬結(jié)果，應(yīng)對3中段3102、3103、3104、3105采場，4中段4204、4102、4103、4101、4100采場圍巖進行加強支護。應(yīng)重點對4中段4102、4105、4106、4107、4108采場頂板進行監(jiān)測，加強監(jiān)管與防護措施，這些采場不僅有拉應(yīng)力集中、位移沉降也比較大。

4 結(jié) 論

(1)利用VR技術(shù)構(gòu)建了紅嶺鉛鋅礦虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，不僅建成了大量的三維模型、虛擬礦山場景，而且將繁冗的數(shù)據(jù)信息以真三維的形式呈現(xiàn)出來?？煞奖懵?lián)合解讀，增強三維數(shù)據(jù)的立體表現(xiàn)，便于對數(shù)據(jù)進行分析、表達和利用。

(2)對虛擬現(xiàn)實構(gòu)建軟件進行了二次開發(fā)，增強了其對外部數(shù)據(jù)的集成性，使其能夠集成應(yīng)力場數(shù)據(jù)、位移場數(shù)據(jù)以及微震數(shù)據(jù)。提高了VR技術(shù)在礦業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用性，實現(xiàn)了利用VR技術(shù)集成外部數(shù)據(jù)對采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性進行聯(lián)合解讀、輔助分析。

(3)根據(jù)聯(lián)合Mathews穩(wěn)定圖法的計算結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果的應(yīng)力場、位移場、塑性區(qū)數(shù)據(jù)，綜合分析出應(yīng)對3中段3102、3103、3104、3105采場，4中段4204、4102、4103、4101、4100采場上盤圍巖加強支護。對4中段4102、4105、4106、4107、4108采場頂板進行重點監(jiān)測，加強監(jiān)管與防護措施。

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(責任編輯 徐志宏)

Hongling Lead-zinc Mine′s Virtual Reality Technology

Zhao Yong1,2Yang Tianhong1,2Xie Lianku2,3Zhu Genpeng4Hu Gaojian1,2Zhang Fei1,2
(1.KeyLaboratoryofMinistryofEducationonSafeMiningofDeepMetalMines,Shenyang110819,China;2.SchoolofResource&CivilEngineering,NortheasternUniversity,Shenyang110819,China;3.InstituteofMiningEngineering,BeijingGeneralResearchInstituteofMinging&Metallurgy,Beijing100160China；4.ChifengHonglingNonferrousMetalMiningCo.,Ltd.,Chifeng025450China)

Combining with actual situation of Hongling Lead-zinc Mine,a set of mine virtual reality system based on the virtual reality technique was built.According to the shortcomings of the application of virtual reality technology in mine,the virtual reality software was secondly developed to strengthen the integration and visualization of the external data and to realize the true 3D display of seismic data,the stress field,displacement field,plastic zone and the theoretical results.This mine virtual reality system not only contains the 3D mine model scene,such as surface,industrial sites,ore,stope and drift,mining technology of animation,but also includes a display of some data,the numerical results.The system has the functions of virtual scene roaming,information query,data stereo presentation and interaction control function etc.Due to a large number of mined out area in Hongling Lead-zinc Mine,the stability of goaf is evaluated,the dangerous area is determined to improve the application of virtual reality technology in mining areas,through the interpretation and analysis of these important 3D data.

Three dimensional model,VR technology，Data integration,Goaf stability

2014-10-10

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(編號：2013CB227902)，國家自然科學基金項目(編號：1174045)，國家自然科學基金重點項目(編號：51174045)。

趙 永(1991—)，男，博士研究生。

TD 862.2,TD 862.3,TP391.9

A

1001-1250(2015)-01-098-06