高瓦斯突出煤层石门安全揭煤虚拟仿真实验--教学指导书

高瓦斯突出煤层石门安全揭煤虚拟仿真实验项目主要包括矿井认知、瓦斯治理和实验考核三部分,以及点击各部分内容进行该实验的操作学习,共包括12个主要步骤。

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步骤1:矿井认知场景漫游

步骤1:矿井认知场景漫游

点击【矿井认知】,自动进入场景漫游。可根据按键提示进行漫游操作。在漫游过程中,将从工业广场到井下煤层、巷道进行宏观展示,再到石门掘进面,介绍石门揭煤的概念、位置、展示石门和煤层的剖面关系。漫游过程中的不同界面如图35所示。

 


3矿井认知界面一

         

4矿井认知界面二

          

5石门揭煤工作面

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步骤2:工艺理论学习

步骤2:工艺理论学习

该模块主要目的是帮助学生掌握对应石门揭煤程序的理论基础知识,为实践操作服务便于学生在实践操作出现疑问时查阅对应原理中知识点1其流程在主界面中,点击【瓦斯治理】,弹出工艺界面,点击【工艺理论】的图片,进入工艺理论模块,如图6所示。点击工艺理论模块对应的理论的文字进入后,进入对应知识点的理论学习模块,界面如图7所示。


6工艺理论界面

    

7前探理论界面

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步骤3:前探钻孔探煤

步骤3:前探钻孔探煤

在主界面中,点击【瓦斯治理】,点击【流程实践】的图片,弹出整个流程图,如图8所示。


8流程图界面

依据揭煤流程,该模块主要是完成知识点2前探钻孔探煤模拟操作,目的是要求学生掌握前探钻孔的施工位置、控制范围及施工步骤。其流程点击【前探钻孔探煤】,进入前探钻孔探煤的界面,完成石门前方煤体的探测工作,如图9所示,按照界面右下角的操作提示点击前探按钮,开始进行前探钻孔探煤流程的三维动画演示,如图10所示。在界面中还可以通过鼠标自由旋转查看周围环境和打钻机完整构造。


9前探钻孔探煤界面

         

10前探钻孔探煤演示界面

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步骤4:区域预测

步骤4:区域预测

前探完成后,学生应分析前探结果,进入区域突出危险性预测模块,该模块对应知识点3目的是要求学生掌握区域预测的目的、步骤、指标及测试流程,并根据测试结果进行预测,判断煤层的突出危险性。流程为点击【区域预测】,进入区域预测界面,依据区域预测方法,采用瓦斯压力预测石门前方煤体的突出危险性,如图11所示。


11区域预测界面

使学生掌握测试设备的组成,学生依据瓦斯压力测试步骤,按照语音文字提示进行交互操作,依次点击测压设备胶囊管1、伸缩连接管和胶囊管2进行设备展示,如图12所示。


12胶囊管1展示界面

设备展示完成够,学生可以点击组装设备,移动鼠标用左键点击闪烁发光的设备部件后连接设备,完成设备组装如图13所示

        

13设备组装界面

然后点击注水,根据提示点击闪烁的水泵阀,点击后水泵阀会顺时针旋转打开。胶囊管1会膨胀,如图14所示。


14放置仪器界面

然后点击注水,根据提示点击闪烁的水泵阀,点击后水泵阀会顺时针旋转打开。胶囊管1会膨胀,如图15所示。


15水泵阀界面

最后点击注黏液,根据提示点击闪烁的部件,点击把手后将黏液注入到胶囊管2中。完成压力测试封孔,如图16所示。


16注黏液界面

测试完成后,学生应根据结果,依据提示判断是否有危险性,点击有危险继续进行下一步,点击无危险预测失误,造成事故,播放煤与瓦斯突出视频由此可能引发的瓦斯爆炸等次生灾害视频。如图17所示。

         

17瓦斯突出界面

测试完毕后,应对设备进行回收,该步骤依次点击粘液水压泵的泄压阀、截止阀完成泄压,对水泵及设备回收,如图18所示。


18泄压界面

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步骤5:区域防突措施

步骤5:区域防突措施

该模块是在区域预测的基础上进行,对应知识点4目的是要求学生掌握区域措施的范围设计及施工步骤以及出现原位煤层难以抽采时如何采用强化抽采措施完成消突该模块流程为点击【区域防突措施】根据按键说明按照语音提示以及文字提示进行交互操作根据左下角指示点击打孔,钻机开始打孔,如图19所示。



19钻机打钻界面

钻孔施工完毕后,需要学生完成抽采封孔作业,点击封孔,展示封孔过程,如图20所示。


20封孔界面

封孔完成后,点击预抽瓦斯,钻孔连接至瓦斯抽采系统,展示瓦斯抽采的效果,如图21所示。


21 预抽瓦斯界面

抽采过程中原位煤层难以抽采采取强化瓦斯抽采方法,根据提示选择:A或者B对于煤层硬度小的煤层,选择A会提示选择错误,选择B是正确的并展示水力造穴的过程。如图22所示。


22水力造穴界面

根据提示选择:A或者B对于煤层硬度大透气性差的煤层选择B会提示选择错误,选择A是正确的并展示水力压裂的过程。如图23所示。


23水力压裂界面



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步骤6:区域效果检验

步骤6:区域效果检验

区域测试模块完成后,按照流程进行知识点5区域措施效果检验模块操作,该模块主要通过交互操作,要求学生掌握检验钻孔布置及检验指标瓦斯含量的测试步骤,其流程点击【区域效果检验】根据按键说明按照语音提示以及文字提示进行交互操作。界面如图24所示。



24区域效果检验界面

钻孔施工完毕后,点击闪烁的取样瓶进行取样,如图25所示


25井下取样界面

依据瓦斯含量测试标准,点击井下解析,再点击取样瓶以及量筒进行井下解吸,如图26所示。


26井下解吸界面

在解吸过程中会依次要求进行读数,根据读数在表格内填写解吸量,直接生成解吸量和时间的曲线图。如图27所示。


27解吸量界面

井下步骤完成后,点击地面解吸跳转到地面实验室,如图28所示。


28地面解吸界面

点击煤样称重,如图29所示。


29煤样称重界面

点击粉碎解吸量,并点击设备进行煤样的粉碎,如图30所示。


30粉碎界面

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步骤7:区域验证

步骤7:区域验证

区域效果检验完成后,依据流程进入知识6区域验证环节,该模块通过交互操作,要求学生掌握区域验证目的工序流程、测试指标K1值或者h2的测试方法。其流程为点击【区域验证】根据按键说明按照语音提示以及文字提示进行交互操作。界面如图31所示


31区域验证界面

点击连接设备完成设备连接,点解参数设置,按照提示输入测试时间,点击钻孔取样及筛选煤样,完成区域验证的煤样现场制备。然后根据提示点击具体操作,界面如图32所示:


32 区域验证的钻屑解吸指标法测试界面

依据提示,依次点击煤样暴露,输入煤样暴露时间,完成后点击开始测定K1值,测定完成后,输入对应的参数,根据提示判断煤层是否有突出危险性,然后进入局部防突模块。


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步骤8:工作面预测与预警

步骤8工作面预测与预警

进入局部防突模块后,依据流程进入知识7工作面预测与预警操作,该模块通过交互操作,要求学生掌握工作面预测的目的与工序流程,包括钻孔布置、声电瓦斯监测系统(声发射-电磁辐射-瓦斯)布置与操作、煤与瓦斯突出工作预测等。由于工作面预测测试过程与区域验证相同,不在进行重复操作,实验时仅进行预警实验。其流程为点击【工作面预测与预警】根据按键说明按照语音提示以及文字提示进行交互操作。界面如图33所示。


33工作面预测与预警

进行瓦斯浓度检测。点击瓦斯浓度检测根据界面文字提示,用鼠标点击按钮操作,如图34所示。


34瓦斯浓度检测界面

瓦斯浓度检测完毕后,点击电磁辐射检测监测电磁辐射值变化情况,根据界面文字提示,用鼠标点击按钮操作,如图35所示。

          

35电磁辐射检测界面

  再后,点击声发射检测监测声发射值变化情况,根据界面文字提示,用鼠标点击按钮操作,如图36所示。


36声发射检测界面

声电瓦斯监测系统显示数据异常,有突出危险性。


END