1绪论

1.1 Flash动画技术

Flash是ADOBE公司的一种二维动画制作软件，由于产生的影片占用存储空间较小，所以被大量应用于互联网网页的矢量动画制作^[1]。它的特性主要包括：一、矢量图，个头小；二、流媒体，传输快；三、高智能，容易做；四、交互强，命令多^[2]。

1.2 研究意义

在全面收集、整理、分析案例煤矿水文、地质及防治水资料的基础上，运用计算机三维可视化及二维动画技术相结合的方式，具体使用3DsMax和Flash软件，制作煤矿水灾害的诱因，发生，治理全过程的演示视频动画，真实再现水灾现场。系统研究意义在于：（1）给从事采矿相关工作和学习的人员提供逼真、生动的防治水演示界面，使他们能够从视觉上直观了解水灾的形成原因，发生及治理过程；(2)对于矿井的设计和安全生产等工作的开展，具有一定的参考价值；（3）可以运用到对煤矿工人和技术人员的岗前培训课中，丰富他们的安全生产知识，提高安全生产意识。

2系统设计

图1 系统开发路线

系统结合使用3DsMax和Flash两种软件进行动画制作。其中，3DsMax主要用于构建各种物体和场景的三维模型及制作三维动画；Flash主要用于制作各种二维图片及二维矢量动画。制作的动画同时配以详实的真人音频讲解。最后使用Ulead Video Studio软件将所有动画合成到一起，完成整个多媒体演示系统的构建。

按功能结构划分，系统包括以下几个模块：（1）煤矿漫游模块；（2）地层形成过程模块；（3）地层演示及巷道漫游模块；（4）透水分析模块；（5）透水过程模块；（6）透水治理模块；（7）治理效果模块。本文只对主要使用Flash软件制作的②④⑥模块进行探讨。

3地层形成过程演示

根据煤矿地质资料报告，对其地层形成过程进行动画演示，以便于人们更加直观地了解矿井的地质构造状况。此部分演示使用Flash的遮罩层动画技术实现。首先使用Flash绘图工具将整个地层结构剖面图绘制出来；然后在该图层上添加遮罩层，把整个地层结构剖面图遮盖住；最后在该动画片段的结束位置移去遮罩层，并在该片段中插入遮罩层动画。这样便实现了地层形成过程的动画模拟。

4透水分析演示

本案例中，煤矿巷道开挖两年后，随着开采工作面的推进，上下应力不断增强，导致F2断层成为透水通道，断层带泥状物沿巷道薄弱点涌出，造成透水灾害的发生，最终完全堵塞了-230水平大巷^[3]。此过程动画演示用于分析水灾形成的原因。

4.1地层截面底图

首先新建图层，把收集来的各地层模拟图片，全部导入到Flash舞台中；使用Flash的裁切工具对这些图片分别进行裁切，使每个图片都成为长方形；对修改好的图片按照地层上下位置关系移动到合适的位置，之后使用自由变换工具缩放到合适大小，同时微调位置，如此反复操作多次；在对应的地层位置加入相应的文字标识；经过上述制作过程，地层截面底图便制作完成。

4.2地应力作用

透水灾害的发生主要是由于断层在地应力作用下成为导水通道。地应力作用使用带方向的箭头辅助表现，箭头方向表示地应力方向。运用逐帧动画技术实现。

新建图层，在适当位置插入关键帧；在此关键帧上使用画线及绘图工具制作带方向的箭头，同时复制、粘贴以产生多个箭头；使用自由变换工具调查好各箭头的位置及大小；下面制作箭头闪动效果：在以上插入的关键帧后约10帧位置处插入关键帧，删除所有箭头；接着再后移约10帧，插入关键帧，并粘贴所有箭头到该帧；如此插入，删除操作多次，便制作出了箭头闪动的动画效果，效果如图2所示。

图2 地应力作用表现

5治理过程演示

本案例治理工程通过采用地面帷幕注浆方式进行，切断对断层带的补给水源，充填断层带发生冒落形成的空洞，加固断层带及周围裂隙，形成完整的闭合圈，恢复管棚巷道安全通过断层。治理工程动画主要演示打孔及注浆充填的过程。该治理工程在垂向上采取分段治理的方式进行钻孔布设。根据注浆目的的不同，注浆过程分三个阶段，三段钻井的深度分别不同，分别从不同的注浆孔注入大量水泥、水玻璃等充填物质。

首先，建立矿区地层立体透视图，模拟井下地层、矿井和巷道分布。立体透视图可直观表现巷道在井下地层的位置，显示注浆治理的位置。运用Flash绘图工具，结合已有的矿井资料，进行手工绘制。

其次，打孔过程运用Flash的形状补间动画技术实现。先在合适位置插入关键帧；在该帧上绘制一条线的开端；然后在该帧后面适当位置再次插入关键帧，在此帧上使用自由变换工具将前面绘制的线拉伸到相要的长度；在这两帧间插入形状补间动画。这样就制作出了打孔的动画效果。同样方法实现所有注浆孔的打孔模拟动画。

最后，是对注浆过程的模拟。对垂向治理的三个注浆阶段分别进行动画演示。运用Flash的逐帧动画技术实现。在注浆开始的第一帧位置插入关键帧；使用很小的圆形灰色图片代表注入的浆液，在该帧处注浆位置少量插入一些这类图片；在该帧后约3帧处再次插入关键帧，再次插入一些这类图片，模拟逐渐注入飞禽走兽老虎机的浆液这一过程；同样方法，插入10个左右这样的关键帧，这样便制作出了注浆过程的动画演示。效果如图3所示。

图3 注浆治理

6防治水应急预案中的应用

Flash应用到煤矿防治水应急预案及应急演练中，可以模拟煤矿发生透水灾害的场景，并模拟水灾地点工作人员的避灾撤离路线及撤离情况，模拟救援工作及水害治理过程，模拟煤矿防治水演习演练等工作，达到逼真的演练效果，为煤矿工作人员提供虚拟现实的场景环境。

7结语

本文详细介绍了Flash动画技术应用到煤矿防治水演示中的一些技术实现细节。成功实现了对透水灾害诱因，发生及治理过程的模拟动画演示，达到了预期效果。结果表明Flash动画技术可以很好地应用到煤矿各种模拟演示中，能够快速制作出各种逼真的演示动画，应用潜力巨大。

参考文献：

[1] 百度百科：http://baike.baidu.com/view/7641.htm?fr=ala01

[2] http://hi.baidu.com/swflash/blog/item/21a747281cefa691023bf616.html

[3] 王敏．VR技术在煤矿水灾可视化研究中的应用[D]．中国矿业大学（北京）硕士学位论文，2009.6