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综放开采顶煤三维仿真模型的研究及应用的开题报告

一、选题来源及背景

顶煤采准确率是保证煤矿安全高效运营的重要因素之一。传统的顶煤采掘方式是通过人工或者设备进行探测，但是无论是人工探测还是设备探测都具有诸多不足，例如：探测时间长、平均采掘准确率不高等等。因此，利用计算机技术进行顶煤探测、开采操作已成为提高采掘效率、降低事故率的重要途径。

随着科技的发展，计算机仿真技术的应用越来越广泛，立体仿真技术是计算机仿真技术的一种代表性新技术，该技术可以在三维虚拟环境中进行复杂的运动和变形的仿真，并具有真实感和交互性强的特点，被广泛应用于飞行模拟、建筑工程、机械制造等领域。

本课题将综合应用三维建模技术、数据挖掘技术和虚拟现实技术，建立顶煤三维仿真模型，提高顶煤开采的准确率，达到优化煤矿运营的目的。

二、选题意义和目标

1.选题意义

（1）提高顶煤采掘效率：通过建立三维仿真模型，能够对地下煤矿进行更加准确的探测，提高采掘效率。

（2）降低事故率：传统的顶煤开采方式存在一定的安全隐患，而三维仿真模型的应用能够在模拟环境中对采掘进行模拟，提前发现潜在的安全隐患，降低事故率。

（3）提高煤矿运营质量：通过运用三维仿真模型，能够提高顶煤开采的准确度，从而提高煤矿运营质量。

2.选题目标

本课题主要目标是建立三维顶煤开采仿真模型，实现以下方面的目标：

（1）建立相应的三维建模技术与数据挖掘技术的算法模型，实现对煤矿地质环境的数字化转换。

（2）通过三维建模技术，利用采掘机、顶进机等挖掘设备的虚拟模型对顶煤的开采进行模拟和仿真。

（3）将数据挖掘技术应用到顶煤探测、采掘企业经营管理等方面，提高采掘效率和经营管理水平。

三、研究内容和技术路线

1.研究内容

（1）三维建模技术的应用：包括利用3Dmax等软件进行煤矿地质环境建模、三维设备模型建模等。

（2）数据挖掘技术的应用：包括对煤矿地质数据等有效信息的挖掘、分析，实现对开采的精确度，提高探矿效率。

（3）虚拟现实技术的应用：建立煤矿开采虚拟仿真环境，实现对探矿过程的模拟与仿真。

2.技术路线

（1）数据采集：通过采集煤矿地质资料、设备操作数据等，建立三维建模所需数据；

（2）三维建模：在3Dmax等软件中建立标准的地质环境和设备模型；

（3）数据挖掘：利用数据挖掘技术，对煤矿地质数据等有效信息进行挖掘、分析，并进行可视化展示；

（4）虚拟仿真：利用虚拟现实技术搭建开采虚拟仿真环境，通过操作设备模型对顶煤采掘进行模拟和仿真；

（5）优化调整：对仿真结果进行检测和优化，实现对采掘的精确度和相关参数进行管理和调整。

四、拟采用的主要研究方法

1.三维建模技术：包括点云、动态分割、三维场景建模等方法。

2.数据挖掘技术：包括聚类分析、关联规则挖掘、决策树算法等方法。

3.虚拟现实技术：包括虚拟环境搭建、视频合成、三维化等方法。

五、预期成果

1.建立顶煤三维仿真模型，实现顶煤开采的精确度。

2.建立虚拟现实仿真平台，提高顶煤开采的安全性。

3.提供一种新的顶煤采掘方案，对采掘效率和经营管理水平提高具有一定的指导作用。