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基于图结构的深部矿井突水逃生路径规划系统设计与实现
- Release time:2024-02-27
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Abstract:
深部矿井高承压水引发的突水灾害具有突发性强、致灾路径复杂等特点，现有基于二维平面静态拓扑的逃生模型存在水流动态响应滞后、空间属性耦合不足等突出问题。为提升深部高承压水引发的突水灾害防治的时效性，本文研究通过简化井下巷道，形成图结构模型，利用图算法快速实现逃生方案的自动生成，以提升矿工在突水灾害环境中的生存概率。利用巷道中线点云三维坐标数据，依托矿井巷道空间拓扑关系，建立巷道空间形态图 G=（V,E），以描述井下巷道三维结构。为应对巷道实际计算需要，三维巷道结构中增加了工程属性数据，包括容积、截面等。为考虑水流因素对逃生过程的影响，增加了巷道图中边的权值，形 成了新的图结构 G=（V, E, W），该网络具有动态计算权重的能力，可以量化不同时空环境中的逃生速度。为利用新图结构，计算人员逃生能力，改进了 Dijkstra 算法的时间维度处理流程，提出基于时变加权网络的路径规划方法，解决了传统 Dijkstra 算法无法处理时变权重的问题。 为实现巷道网络三维可视化与动态路径规划功能，本文构建了动态逃生路径规划系统，系统利用 VTK 渲染引擎开发了多层架构系统，通过赋值网络权重，快速生成最优逃生路线。结合云南彝良毛坪铅锌矿实际工程数据，利用该软件系统，验证了突水淹没过程及在巷道网络中的逃生路线的有效性。本文研究利用图理论快速生成了突水情景下的逃生路径，为矿山相关人员提供科学的安全保障工具，提升了我国深部矿业安全生产水平。Volume:
34Issue:
4Translation or Not:
noDate of Publication:
2025-04-15