数事其本与表用
矿井突水仿真算法的设计与实现
符辉
(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083)
算法分析
摘要：针对矿并突水及避灾过程缺少三维直观表达,在建立三维并卷模型的基础上,根据矿并突水隐惠点的总水量,仿真模拟出矿并突水影响范图。实现本流在并卷中的下向蔓延和水位上向升源等情况。根据并巷影响状况,有针对性的制定矿并避灾战路，为救接工作提供科学的依据。
关键调：拓扑关系突水蔓延三维可视化仿真突水算法
中中图分类号：TD67
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2013)05-0157-02
The mine water inrush simulation design
and implementation of the algorithm
Fu Hui
(School of Resources and Safety Engineering of China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083)
Abstract:In view of the mine waterinnush process lack of 3d visual expression, this research based on the total quantity of mine water inrush, simulation of mine water innush impact range. The simulated the flow in the scope of roadway, and spread downward flow and water level rise upward, the tunnel water height, etc. The algorithm realizes the visual threedimensional expre
ssion of water inrush, route for avoiding disaster and provides the basis for
safety training etc
Key Words:Topological relations; Waterinrush Spread Algorithm; 3D Simulation; Water inrush algorithm
矿井水害是我国煤矿开采中主要地质灾害之一，如何有效合理地制定水害避灾教灾路线及应急教授决策，是科学评价矿井安全高效发展的重要因素研究针对矿并突水过程建立三维仿真系统，根据巷道的突水点水量、巷道长度、坡度，断面形状，渗流情况等对突水进行可
视化的三维过程表达，对合理制定水害避灾线路提供科学依据。 1井巷数据模型
巷道空间数据模型表达巷道的连接关系。基础数据是通过井下测量的空间三维导线点(x，y，z)来表达巷道的空间位置关系，因此可以逻辑上把空间网络巷道用导线点，弧段、弧长等数据结构表示。其基本拓扑关系可分为关联、邻接、相交和相离等。井巷网络空间拓扑结构分析就是用模型体的空间关系描述对象体，来播述线要素及点要素之间的关系。
因为矿井突水下向蔓延或上向升涨，有其方向性。因此，算法在路线存储结构上采用有向图表示及遍历，每一个导线点存储信息包括：
G=(N,X,Y,Z, V,L1,L2, *,L_.L.F) 其中：N：是导线点编号：
X.Y、Z:是导线点空间坐标， V：为导线点边是否访间过
LL，"，L：为导线点编号N相邻的导线点编号， L"：是导线点N相邻导线点的个数；
F：是影响流速的因子，如巷道长度、坡度、断面形状、渗流状
况、井下电器及障碍物所占空间等。 2突水仿真算法
2.1突水蔓延算法
突水蔓延算法思想是：以突水起始点开始，由水流方向生成有向图，速历高程矿井导线点坐标高程Z值小于起始点坐标Z值相销导线点，模拟水流下向蔓延，依次类推遍历导线点(4.5]。遗历过的导线点，存储在数组中。当所有相邻导线点高于水流导线点时，对链表访问过的导线点的相邻导线点排序，找出Z值最小的结点，模拟水
位上向升涨，如图1所示：
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图1突水蔓延路线有向图
假设A为突水点，根据高程比较，水流下向蔓延至B点，F点，生成的线路AB、AF存人数组中。当相邻导线点均高于访问过的导线点时，模拟上向升涨，从数组中查找已访间过导线点的相邻未访问过的结点高程最小值D，生成线路BD存人数组中，依次类同，生成线路存于数组中
水流方向构成有向图，导线点邻接链表存储表达，如图2所示。突水蔓延算法的实现如图3。
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图2相邻导线点邻接链表存储 2.2突水范固水量约束算法
图3突水蔓延算法的实现
巷道突水是一个动态变化的过程，一个巷道突水点高度直接影响到所有道积水高度，算法根据工作面、据进面预计的突水总量，考虑影响水流蔓延主要因素，模拟突水点每1单米动态增加巷道水位，当蔓延总水量达到给定总水量，停止蔓延，送代计算出