采礦工程專業(yè)研究方向大全11篇

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中圖分類號：TD431 文章編號：1009-2374（2017）10-0225-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.10.113

采礦工程的危險系數比較高，為了確保采礦工程能夠安全施工，防止出現(xiàn)采礦安全事故，就應當積極主動地消除采礦工程施工中的一系列不安全技術要素，從而切實保障煤礦生產的安全性。其中采礦工程施工中的一系列不安全技術要素涵蓋設備要素、環(huán)境要素、生產要素等。當前時期，國內的煤礦企業(yè)不斷發(fā)展，分析采礦工程施工中的一系列不安全技術要素有著非常重大的實際作用。

1 采礦工程施工注重安全管理的價值與意義

所有的工程高效進行的基礎和前提都是安全性，因此針對需要復雜技術與較高危險性的采礦工程來講更是這樣。對于采礦工程施工的安全管理工作者需要從根本上明確安全管理工作的價值與意義，這樣才可以保證企業(yè)發(fā)展目標的達成。具體來講，采礦工程在施工過程中，不但存在較差的礦井作業(yè)環(huán)境，而且面臨比較多的不安全技術要素，倘若難以有效地排查這一系列不安全技術要素，那么非常容易造成安全事故的出現(xiàn)，要么是對采礦工作者的人身安全構成威脅。為此在當前時期的采礦工程施工中，需要以人為核心，時刻注重安全管理工作，這樣才可以實現(xiàn)最為理想的經濟效益與社會效益，從而與社會發(fā)展的要求相符合。

2 采礦工程施工中的不安全技術因素及解決對策

礦產資源是我國社會經濟發(fā)展的根本所在，隨著社會經濟發(fā)展速度不斷加快，各個行業(yè)對礦產資源的需求程度也在不斷增長，致使我國礦產資源開發(fā)強度不斷提升，采礦工程建設數量不斷增長。但是對我國采礦工程施工現(xiàn)狀進行深入調查發(fā)現(xiàn)，其中存在很多不安全技術因素，這也是導致采礦工程施工安全事故發(fā)生的重要因素。如果不能找尋有效措施解決這些不安全技術因素的影響，必定會對采礦工程施工領域發(fā)展造成嚴重阻礙。結合以上的研究，我們明確了采礦工程施工安全管理的重大價值與意義，為此務必立足于此分析采礦工程施工中的不安全技術要素，且實施有效的解決對策，這樣才可以保障采礦工程施工過程的安全性。筆者根據自身的實際工作經驗，做出了下面的一些歸納，旨在供同仁交流與借鑒：

2.1 采礦井巷工程施工中的不安全技術因素及解決對策

一是彎道井巷的施工過程中對曲率半徑的選擇而面臨的不安全技術因素及解決對策。在采礦井巷的施工過程中，通常選用12～15米的巷道曲率半徑。倘若在其他的運巷，那么會選擇的曲率半徑是9米。倘若設計太大的巷道彎度，那么會嚴重地磨損耙矸機鋼絲繩，進而會由于斷繩而使人受到傷害。倘若應用的屬于急拐彎，爆破之后掉的矸石不可以耙徹底，導致巷道的上坡，這就使輸送比較容易出現(xiàn)很大的安全事故，因此對于巷道拐彎曲率需要選用的是6米；二是巷道起軌方式面臨的不安全技術因素及解決對策。在設計中部車場的時候，存在兩種巷道起坡軌的方式，即雙道起坡與單道起坡。對于單道起坡而言，具備較小的拔口工程量，可以實現(xiàn)大量財力、物力、人力的節(jié)省。對于雙道起坡而言，其具備比較大的拔口工程量，要求對固定道岔與彈簧道岔進行增加。單道起坡要求操作者在岔道中間站立且輔助推動材料車正常經過，因此立足于安全視角，需要對雙道起坡的方式進行應用。如此一來，能夠確保材料車輸送的暢通，操作者僅僅需要在打點硐室操作就行，從而避免遭受傷害。

2.2 巷道拓展工程施工中的不安全技g因素及解決對策

一是巷道的高度過小。結合實際需要，對于半圓拱斷面的應用，需要確保至少為1.2米的墻高。然而，在操作實踐中，不少的巷道墻高并不符合此設計高度，僅僅是1.1米左右。安裝高度難以符合實際生產的安全需要，尤其是在巷道架線的過程中，非常容易造成安全事故的出現(xiàn)，為此需要確保至少為1.2米的巷道高度；二是雙軌間隔距離太小。根據設計的標準，需要確保至少為1.3米的安全間隔，然而實際上雙軌間隔常常不足1.3米，而僅僅是1.2米。由于間隔距離過小，所以非常容易導致操作者受到傷害，為此需要確保至少為1.4米的安全間隔距離。

2.3 采掘工程施工中的不安全技術因素及解決對策

2.3.1 采煤工作面臨的不安全技術因素及解決對策。一是反眼頭小眼施工中的不安全技術因素和解決對策。在煤層底板的巷道往往依托反眼見煤工作面，在開采的過程中，通常借助雙向施工進行，在不間斷放炮震動的情況下，面積較大的空頂現(xiàn)象會發(fā)生，進而導致垮幫的問題，因此為了解決此問題，需要借助單相施工的方式進行；二是主斜坡的坡度過小。在采礦施工的過程中，需要設計22°的坡度。在回采的過程中，需要重點應用的采煤方法是中深孔采煤法，而無支護的對策被應用于采空區(qū)。在主斜坡坡度難以適應煤炭自溜需要的情況下，由于受到經濟利益的誘惑，一些工人會冒著風險至采空區(qū)出煤，因此在采空區(qū)煤塊掉落的時候會出現(xiàn)安全事故。鑒于此，在進行施工的時候，為了可以使煤炭自溜，需要保障至少為23°的主斜坡角度；三是設計分斜坡開口與切眼的不安全技術因素及解決對策。在采煤工作面施工的過程中，設計不合格的長度或者是未曾根據設計的順著正傾斜方向，那么非常容易導致面積較大的垮幫情況，為此務必在正傾斜方向對切眼進行施工，保障適宜的設計長度，并且確保煤層正傾斜方向與切眼的統(tǒng)一性以及主斜坡和分斜坡方向的互相垂直性。

2.3.2 掘進施工面臨的不安全技術因素及解決對策。一是設計的改造眼不合格。縱觀可采煤層而言，想要實現(xiàn)煤炭回收效率的提升，就需要有效地改造局部的區(qū)域。在對改造眼進行設計的時候，應當結合地質與煤層狀況加以設計，防止不適當地設計改造眼的坡度、區(qū)域、方位等。在進行改造設計的時候，常常僅僅兼顧經濟方面的利益，而未曾注重采礦質量的提升，進而會設計25°以上的改造眼坡度。為此，在進行設計的時候，需要設計為不到25°的改造眼坡度；二是對運巷拔口的地方進行選擇。由于不合理地設計拔口區(qū)域，倘若煤層跟石門相通過，能夠設計反拔口與正拔口，選擇運巷拔口區(qū)域。通常而言，能夠選用正、反兩種的運巷拔口區(qū)域。當然，還應當確保更加詳細的錯開石門一層煤兩側的開口區(qū)域；三是采礦工程施工中人為導致的一些不安全技術因素及解決對策。由于采礦工人缺少安全觀念，不能夠執(zhí)行采礦安全規(guī)章制度，這會導致違章作業(yè)的現(xiàn)象出現(xiàn)，進而造成一些安全事故。再者缺少高效的應急體系與有效的安全防范對策，如果發(fā)生一些重大的安全事故，常常較難有效地應付。為此，在采礦的過程中，務必立足于有關的安全手冊與安全設計標準，只有如此才可以保證采礦過程的有序性和安全性。

3 結語

總而言之，我國在近年來逐漸加大了對礦物質的開發(fā)力度，這就有效地推動了采礦業(yè)的發(fā)展。而在采礦的過程中，最重要的就是保障采礦工程施工的安全，然而就我國目前的采礦工程施工現(xiàn)狀來說，其中還存在很多的不安全技術因素，這些不安全技術因素的存在嚴重影響到采礦工程施工的順利進行，因此需要采用合理的應對對策，以解決采礦工程施工中存在的不安全技術因素，從而保障采礦工程施工的安全。在采礦工程施工的過程中因為存在環(huán)境問題、操作問題、設計問題等一系列的要素，會導致采礦工程施工不安全技術因素的增加，這會造成采礦安全事故的出現(xiàn)。為此需要根據實際的現(xiàn)狀，首先進行科學、合理的設計，其次認真地根據施工操作要求和標準作業(yè)，從而真正地確保采礦工程施工的安全性。

參考文獻

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[4] 崔晉武.采礦工程對礦井水文的影響與防治水對策

[J].能源與節(jié)能，2017，（2）.

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關鍵詞:

采礦工程;施工情況;不安全因素;對策

采礦工程施工屬于高危施工作業(yè)，為了保證生產過程中施工人員的安全，國家投入了大量的人力、物力、財力，即便如此，在采礦工程施工作業(yè)過程中安全事故仍然頻頻發(fā)生，給采礦工程技術人員帶來了巨大的挑戰(zhàn)。通過提高施工技術降低礦山安全事故發(fā)生的概率，是當前采礦工程技術人員主要的研究方向。

1采礦工程生產施工中存在的不安全技術因素以及應對措施

1.1采區(qū)巷道施工中的不安全技術因素及其解決對策

我國大型煤礦礦井開拓部署大致經歷了兩個階段:第一階段為煤層開拓部署。受當時技術水平限制，采動壓力控制不到位，導致巷道內的維護工作難度相當大，容易出現(xiàn)安全事故，嚴重地影響了采礦生產施工的進行;第二階段就是巖巷的開拓方式階段。為礦井巷道的安全創(chuàng)造了良好的條件，但是其缺點就是基礎建設投資相對較大、建設周期相對較長。經過長期的發(fā)展，采區(qū)巷道的技術方面取得了長足的進步，但是仍存在一些問題。

1．1．1膠輪車運輸施工中存在的不安全技術因素和應對措施

1．1．1．1人是重點

眾多不確定因素中人的不安全行為是最難控制的，在人員管理上主要從兩個方面著手:首先就是車輛司機的管理，在司機的個人素質方面著重進行培訓和管理，而司機素質的高低決定著煤礦下井運輸的安全與否，是安全管理工作的重點;再有就是其他人員的管理，其他人員主要分為以下三類:①經常與車輛有接觸的材料貨物裝卸人員，載貨車輛的裝卸工人，要加強其與貨車司機的溝通，制定相應的流程制度，明確在貨物裝卸過程中各個細節(jié)過程的交接制度;②車輛經過的區(qū)域的作業(yè)人員，對于車輛經過區(qū)域施工作業(yè)人員的管理，要明確通知其車輛經過的時間段，在該時間段上提前做好準備工作，避免與貨運車輛的時間沖突，減少車輛經過給該地區(qū)的施工作業(yè)造成不必要的影響;③車輛經過路線周邊路上的行人，對路上行人的管制要明確施工車輛的經過區(qū)域和經過時間段，表明警示標志，在車輛經過的時間段設置專人進行現(xiàn)場管理工作，以免出現(xiàn)問題時引起不必要的人員慌亂，造成不必要的損失。

1．1．1．2車是關鍵

運輸車輛的不安全狀態(tài)也是安全管理工作的重點。在腳輪車的管理工作應從以下幾點著手:①對于運輸車輛的防爆工作加強檢查工作，杜絕腳輪車運輸隱患;②對出現(xiàn)故障和出現(xiàn)過故障的運輸車輛加強檢車工作，規(guī)定在固定的時間段對全部膠輪車輛進行檢查工作，制定并完善煤炭運輸車輛的檢修和保養(yǎng)制度;③加強車輛交接工作的管理，在交接班過程中必須保證交接車輛的正常，以進一步明確車輛故障的時間段，嚴禁存在安全隱患的車輛進入地下井道;④加強車輛的行駛和停放管理工作，對于不合規(guī)程的超載、超速等現(xiàn)象進行經濟處罰。

1．1．2在開拓巷道過程中的不安全技術因素以及應對措施

在巷道開拓施工過程中，施工預留安全距離不足同樣是導致施工中安全事故頻頻發(fā)生的一個重要原因。為了節(jié)約投資成本，往往將施工預留安全距離設置成1．3m甚至更小，導致在實際施工作業(yè)過程中很容易出現(xiàn)作業(yè)人員擠傷的現(xiàn)象。針對此類不安全的技術因素，相關部門應引起特別注意，在設計審核階段嚴格控制安全預留距離，設置在1．4m甚至更高，根據實際施工情況確定，以減少施工中擠傷事故的發(fā)生。

1．1．3采掘工作面施工中不安全技術因素及其解決對策

1．1．3．1采煤工作面施工中的不安全技術因素以及應對措施

采煤工作面施工中存在的不安全技術因素主要是礦井分斜坡的開口問題和切眼的開口問題，在處理過程中，若無充分的研究分析而確定的相關數據，盲目施工很容易遺留下安全隱患，達到一定條件后會引發(fā)安全事故。在施工過程中，要嚴格控制切眼的長度和方向等關鍵點(按照正斜方向、在垂直于主斜坡的情況下進行開口)。此外，采礦工程是一項有嚴謹技術要求的工作，在實際施工作業(yè)過程中，對于日常數據的測量和搜集也是十分重要的一項工作。

1．1．3．2掘進工作面施工中的不安全技術因素及其解決對策

掘進工作面中的不安全技術因素主要是指運輸巷開口位置設置不科學，導致在運輸過程中車輛出現(xiàn)物料、煤矸掉落的現(xiàn)象，對作業(yè)人員造成人身傷害，嚴重影響采礦施工進度。針對這一現(xiàn)象，首先就是在運輸巷開口位置的選擇過程中(其他開口位置在選擇過程中同樣應予以注意)，要進行嚴格的考察，綜合考慮確定位置，其次就是預留出一定的安全距離，保證作業(yè)人員的人身安全。

2對于采礦工程安全施工的相關建議

2．1落實安全措施

通過對煤礦企業(yè)安全事故原因的調查統(tǒng)計中不難發(fā)現(xiàn)，大多數安全事故的發(fā)生是由于煤礦企業(yè)在發(fā)展中過分追求經濟效益，忽視安全規(guī)程，在生產施工中“膽子”越來越大，最終造成嚴重安全事故的發(fā)生。因此，今后在改進采礦不安全技術因素現(xiàn)狀的工作中，注重安全規(guī)程的落實程度，將執(zhí)行安全規(guī)程制定成強制性措施。

2．2建立健全采礦企業(yè)安全管理機制

在采礦工程生產施工中應建立健全安全管理機制，聘請專業(yè)安全管理人員定期檢查施工區(qū)域安全問題或與平行單位組織安全聯(lián)查工作，互相比較，于存在安全隱患的部位和施工及時進行整改工作，建立和完善“事前、事中、事后”三大安全管理機制，定期對作業(yè)人員進行安全培訓，全面提高操作人員的安全生產意識和自救意識。

3結束語

在現(xiàn)階段的采礦工程施工生產活動中，確保作業(yè)人員的人身安全是企業(yè)發(fā)展的重中之重，直接關系企業(yè)的經濟效益和社會效益，關系到企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻:

［1］悅智宇．采礦工程施工中不安全技術因素及解決對策［J］．中國高新技術企業(yè)，2015，32．

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當今是經濟飛速發(fā)展的時代，由于城市規(guī)劃、人類生產生活等的需求，采礦工程在各國的發(fā)展尤為迅速，采礦業(yè)年產量、年產值呈現(xiàn)逐年增長趨勢[1]。由此可知，采礦工程的發(fā)展對于國家發(fā)展而言極其重要，但由于采礦工程屬于高危行業(yè)，采礦安全事故在全球各地區(qū)仍持續(xù)發(fā)生，特別是重大事故時有發(fā)生，安全成為該行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)[2]。因此，為了減少和避免安全事故的發(fā)生，國家在給予采礦工程安全方面極大重視的同時，還提供了大量的資助，因而采礦工程安全形勢一片好轉。為了使采礦工程有更好的發(fā)展前景，國內外許多學者逐漸對采礦工程安全領域展開科學研究，并提出了一系列可行、有效的與安全相關的方法和建議，并以文獻的方式進行發(fā)表，達到業(yè)界成果共享的目的，從而促進該領域的發(fā)展。這些研究文獻中包含的理論、信息能較為有效地從側面折射出采礦工程安全方面的狀態(tài)。但到目前為止，國內還少有學者對采礦工程安全研究領域進行系統(tǒng)而全面的分析，尤其缺乏對采礦工程安全領域熱點和趨勢分析方面的研究。自2012年5月以來，Google首次將知識圖譜應用到其搜索引擎。隨后，國內各行業(yè)先后興起運用科學知識圖譜方法來分析本行業(yè)學科研究前沿和知識發(fā)展動態(tài)的浪潮，并且先后取得了一定成果。在知識圖譜構建過程中需首要解決的是知識的建模及知識的表示方法。劉嶠等[3]對當前知識圖譜構建技術面臨的重大挑戰(zhàn)和關鍵問題進行了總結，李秀玲等[4]提出了一種基于工藝知識圖譜的異構CAM（計算機輔助制造）模型的結構化建模方法，孫小兵等[5]提出一種基于知識圖譜對bug問題進行探索性搜索的方法，王琪[6]利用知識圖譜將國內外大數據領域的研究情況進行可視化分析，對比國際和國內大數據研究熱點與趨勢上的異同。基于以上總結分析，本文將采用文獻計量學的統(tǒng)計分析方法，借助知識圖譜分析工具，分析中國2007—2020年間收錄在CNKI（中國知網）上有關“采礦工程安全”主題的核心文獻。通過對研究領域的時間、作者、機構、關鍵詞等方面進行分析，可視化地展現(xiàn)這15a采礦工程安全研究領域的知識結構和研究現(xiàn)狀，并探討了該領域的發(fā)展趨勢、研究熱點和發(fā)展方向，以期為中國采礦工程安全領域的發(fā)展提供更直觀、清晰、可見的發(fā)展局勢圖，為相關學者后續(xù)的深入創(chuàng)新研究提供參考。

1數據來源和研究方法

1.1數據來源

研究選用CNKI為基礎數據源，以“采礦工程安全”為主題，對2007—2020年間的數據庫文獻進行了檢索。選取期刊來源均為SCI（美國《科學引文索引》）、EI（美國工程索引）和核心，將數據整理后共得到實用文獻503篇。該次文獻獲取方式均為人工剔除不符合條件的新聞、會議記錄、學術報告等形式后得到文獻數據，從而使獲得的數據更具有代表性、實用性和權威性。

1.2研究方法

主要借助知識圖譜分析工具———CiteSpaceV對采礦工程安全領域的核心文獻進行可視化分析。該軟件適用于分析多元、分時、動態(tài)的復雜網絡，是新一代的信息可視化技術[6]，也是當今大數據時代高效、有效分析信息最具特色和影響力的軟件之一。常用于分析某研究領域的科學知識結構和研究熱點等信息。因此，可通過分析文獻關鍵詞直觀反映關鍵詞之間的內在關聯(lián)，從而達到研究采礦工程安全領域發(fā)展趨勢的目的。

2國內采礦工程安全研究的可視化分析

2.1論文產出分析

論文產出是衡量一個學科或研究領域發(fā)展狀況的重要指標之一，也是該領域知識積累量和成熟程度的標志[7]。圖1是2007—2020年采礦工程安全領域研究論文的整體產出圖。根據圖1中曲線趨勢，可將煤礦安全生產研究劃分為3個階段：初步萌芽階段（2007—2011年）、初步發(fā)展階段（2011—2013年）、快速發(fā)展階段（2013—2020年）。初步萌芽階段每年論文數量為個位數，該階段論文年產出總數為19篇。初步發(fā)展階段，采礦工程安全領域的研究熱度開始擺脫低迷的困境，持續(xù)升溫，發(fā)文數量明顯上升，采礦工程安全逐漸成為安全領域內的關鍵問題之一。快速發(fā)展階段，采礦工程安全領域的關注度逐年升高，發(fā)文量不斷增加，采礦工程安全領域的問題受到各高校和研究機構的廣泛關注。

2.2作者特征分析

通過對文獻作者的分析，可清楚了解所研究領域的開創(chuàng)者，再研究這些作者所寫文獻里提及的最新成果，不難得到具有代表性的數據[8]。同時，這些作者發(fā)表文獻的數量在一定程度上可代表一個作者在該領域所研究的深度與廣度，因此統(tǒng)計高產作者對于研究這一領域的焦點和發(fā)展前景有著非同尋常的意義[9]。根據普萊斯定律，通過計算可知，在2篇的就可以算是高產作者。據統(tǒng)計，2007—2019年高產作者有23位，占作者總數的1.72%，累計46篇，占論文總數的4.57%，遠低于50%。因此，中國礦山工程安全領域尚未形成核心作者群。現(xiàn)將2007—2019年發(fā)文量為2篇的高產作者統(tǒng)計如表1所示。分析表1可知，最早開始發(fā)文的作者是吳超，初始發(fā)文年為2007年。高產作者發(fā)文量所占比例都偏低，作者數量較多，整體上研究該領域的作者發(fā)文量都非常少。因此，中國應加強對采礦工程安全領域的重視程度，加大研究力度，引領各高校、研究機構對該領域進行研究，形成以政府為指引、各高校和研究機構共同研究發(fā)展的新體系。通過分析可知，高產作者文獻中引用頻率最高的是陳文偉2015年發(fā)表的《采礦工程施工工程中不安全技術因素和對策解析》，在一定程度上反映了礦山工程發(fā)展最主要的障礙是技術因素，如何將這些對策應用于采礦工程安全領域的研究越來越受到相關學者的關注。

2.3機構分析

機構分析可以使礦業(yè)工程安全研究領域主要科研力量的分布及其相互之間的合作關系清晰可見，明確得出該領域內具有較高學術影響力的科研機構，從而方便該行業(yè)的學術交流[10]。以2007—2020年的論文為基礎，以1a為1個時間點，對整理收集的數據進行機構分析。對2007—2020年采礦工程安全領域發(fā)文量排名前十的機構進行整理得到表2。分析表2可得，該領域已形成了以安徽理工大學、中國礦業(yè)大學、西安科技大學為代表的較為穩(wěn)定的科研機構，這些機構在一定程度上促進并引領了該領域的研究和發(fā)展。此外，山西、陜西、貴州等省份的建設監(jiān)理方面工作也不斷為采礦工程安全生產研究注入新元素。這些研究機構廣泛分布于華北、華東地區(qū)，說明中國礦山工程安全研究領域受到地理位置的制約，其分布散亂，在研究進展方面，沒有充分的合作和交流，同時也能說明采礦工程安全領域相關研究成果和進度與當地經濟發(fā)展程度有一定的聯(lián)系。

3研究熱點及趨勢分析

3.1研究熱點分析

關鍵詞可直觀展現(xiàn)文獻研究內容，是文獻計量研究中最重要的一環(huán)。對采礦工程安全領域的關鍵詞進行整理分析，可進一步把握該領域的研究熱點和發(fā)展方向。國內采礦工程安全領域中出現(xiàn)了15個主要關鍵詞，這些關鍵詞所反映的都是采礦工程安全領域的研究熱點。根據這些關鍵詞可以將該領域的研究熱點主要分為以下三方面：a)生產安全因素研究。關鍵詞中的不安全技術因素、采礦技術、巷道掘進、問題等都是以生產安全因素為主題進行分析研究，說明在采礦工程中安全技術是備受關注的話題。b)安全管理研究。安全管理、施工安全等反映出要提高采礦工程的安全性必定離不開安全管理的配合，要做好安全工作，就必須要高度重視、發(fā)揮管理的作用，提高、完善管理系統(tǒng)可減少或避免不安全事故的發(fā)生。c)生產技術研究。關鍵詞中出現(xiàn)的數字模擬、綠色開采，說明隨著采礦工程的發(fā)展，將數字模擬技術應用到該領域的研究方法中將成為越來越重要的研究手段，并且綠色開采的研發(fā)將逐漸成為該領域研究者共同關注的焦點話題。

3.2研究趨勢分析

為了進一步展現(xiàn)各突變詞的變化趨勢，統(tǒng)計2007—2020年突變詞每年出現(xiàn)的頻次，整理出排名前15位的突變詞，如表3所示。分析表3可知，根據頻次及突變持續(xù)時間可將這15個突變詞分為以下5種類型：a)突現(xiàn)型。例如數字模擬、礦產資源，雖然頻次不高，但在最近3年突然出現(xiàn)并保持一定的數量，對相關的研究具有一定的引導作用，說明在未來一段時間內，結合數字模擬對礦產資源進行新型的規(guī)劃和研究將成為一個新的發(fā)展趨勢。b)上升型。例如安全管理，不僅頻次高，而且出現(xiàn)以后總體呈上升趨勢，說明現(xiàn)有的安全管理系統(tǒng)尚不完善，有待提高。c)穩(wěn)定型。例如，采礦技術、施工安全、巷道掘進在該領域的研究中基本保持著一定的頻率，持續(xù)時間較長，屬于該領域中持續(xù)受到關注的話題。d)下降型。例如對策，頻次從出現(xiàn)后的一段時間內持續(xù)下降或呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢，表明這類主題研究的熱度正在逐漸減弱或相對成熟。e)消亡型。例如新模式，在2013年首次被提及，卻在短時間內消亡，但并不表明新模式不被學者關注。由表3可知，綠色開采其實是新模式開發(fā)的最新成果，新模式的研究只是暫時被綠色開采的新理念所覆蓋，并沒有淡出該領域的學術視野，是專業(yè)術語與研究方向的術語轉換替代而已。綜上所述，未來利用數字模擬、綠色開采等科學技術發(fā)展，完善采礦工程安全領域并結合開發(fā)新模式的思想潮流將成為新時代的研究趨勢。同時，采礦技術、安全管理、巷道掘進等將成為該領域持續(xù)關注的重點。結合時展需要，在綠色開采等新概念提出后，如何更好地將新工藝、新模式有效運用到采礦工程安全實踐中，將成為更多學者共同研究探討的新課題。

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跨學科的研究生由于是跨學科報考，備考耗時長和付出努力較多，因此，考上研究生后，由于入校第一年為基本課程和專業(yè)課程學習過程，專業(yè)課程的學習相對本科的考核手段和方法較寬松和自由，故對研究生的自覺性要求較高，需要發(fā)揮自己的主觀能動性，在專業(yè)基礎課程的學習中，主動發(fā)現(xiàn)問題并及時和導師進行溝通探討，這樣才能在較短時間內對知識融會貫通。但是，由于研究生階段有部分本專業(yè)的學生，這部分學生對專業(yè)知識的學習是屬于重復學習，學習可能存在不認真現(xiàn)象，態(tài)度的不同對跨專業(yè)的學生也有不利的影響，因此，研究生的學習對跨學科的學生自身的約束力有較高的要求。

1.2培養(yǎng)方式的不合理性跨

學科報考研究生已經成為不可忽視的問題，但現(xiàn)行的培養(yǎng)方案為統(tǒng)一的培養(yǎng)方法，研究生第一年統(tǒng)一進行基礎課學習，第二年和第三年進入科研完成畢業(yè)論文和呈現(xiàn)成果階段，但是，由于跨學科的學生本科大多沒有采礦工程專業(yè)理論基礎，因此，在統(tǒng)一的培養(yǎng)方案實施下，存在不能明確自己研究方向，科研無從下手的現(xiàn)象。

1.3研究生課程的設置時間不盡合理

由于跨學科研究生缺少本專業(yè)基礎知識，故大多數的跨學科學生需要進行本科知識的補習，即跟隨本科生課堂學習，但是，本專業(yè)的研究生課程的學習時間大部分和采礦本科生的主干課程學習時間沖突。另外，采礦工程是一門以力學為基礎的學科，因為其的研究對象比較復雜，故所需要學習的力學知識比較多，比如：彈性力學、材料力學、彈塑性力學和流體力學等知識，如果研究生學習基礎課時間和本科專業(yè)課相互沖突，會極大的限制跨學科學生補習本科的基礎知識。

1.4沒有明確的研究目標問題

由于跨學科學生沒有本專業(yè)的知識背景，在研究生階段既要完成研究生課程的學習，又要對本專業(yè)的本科知識進行系統(tǒng)的補習，且還需要參加導師的科研項目，時間相對比較緊張。因此，當跨學科研究生渡過研究生第一年的學習期之后，再無理論上存在的課程學習，在從學習完畢過渡到進行科研的過程，是否已經設定了自己的研究目標，并對其的實現(xiàn)過程有明確的思路，通過筆者和參與本論文完成的在讀博士生和相關學生進行交談，總結出，在這個過渡過程中，跨專業(yè)研究生普遍存在焦慮感，一方面，課程學習結束進入無課階段，另一方面，由于專業(yè)知識的缺乏且本科畢業(yè)設計絕大部分和采礦工程沒有聯(lián)系，普遍感到茫然。

2.針對以上存在的4個方面的問題提出解決措施

2.1增加學生的自我約束能力

改變學生復試見過導師后進入學習階段很少能碰到導師的情況，建議導師應該在學生入學后第一周召開見面座談會，最佳的方式是高年級的研究生、博士研究生和剛參加工作的年輕教師，通過言傳身教，使剛從本科考取碩士研究生的學生意識到研究生首要具備的素質和研究生主要的培養(yǎng)目標，縮短學生從剛入學時的新奇茫然轉換為有明確目標并為之努力的時間，尤其針對跨學科的研究生，充分了解這部分學生的知識背景，和其一起初步制定學習規(guī)劃，使得學生懂得研究生的道路任重且道遠。

2.2改變培養(yǎng)模式分類教育

針對研究生不分跨學科還是本學科統(tǒng)一上課的問題，筆者認為除過公共課等科目外，專業(yè)課授課形式分類教育勢在必行，針對不同的學生本科專業(yè)的學術背景進行引導，多進行交叉學科的研究。例如：跨學科學生具有化工背景的學生，可以引導學生進行化學方法在采礦中的應用；具有計算機知識背景的學生，可以引導他們進行和采礦相關的軟件學習等，彌補跨學科學生本科專業(yè)和研究生專業(yè)之間的不連續(xù)性，這樣也可增加學生的學習興趣，因勢利導。

2.3課程設置的時間進行合理的調整

對于跨學科的采礦工程專業(yè)研究生來說，打好基礎是非常重要的問題，因此，研究生設置專業(yè)課的時間應該盡量靈活的和本專業(yè)本科生的上課時間進行時間上的互補，這樣，跨學科的學生能有足夠的時間補習本專業(yè)的專業(yè)課，對他們的專業(yè)知識的增加大有裨益。研究生課程的設置決定著研究生的知識面，針對非采礦專業(yè)研究生的課程設置上應充分體現(xiàn)打好基礎和建立知識結構體系的特點。

2.4跨學科研究生多和導師、同學進行學術探討

跨學科的學生在打好專業(yè)知識的基礎上，應多和導師、同學進行交流，帶著問題討論專業(yè)問題，不斷地對自己的研究目標和在研究的過程中存在的問題進行定位。例如，學化工的本科生考取了采礦工程專業(yè)的研究生，是典型的跨學科研究生，如果導師和學生本人可以找到學科和學科之間的交叉點，不但有利于建立學生的科研知識構架，更可以提高學生的科研興趣。

篇（5）

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）45-0100-03

一、引言

創(chuàng)新是國家和社會持續(xù)發(fā)展的源動力，國力的富強和民族的復興取決于創(chuàng)新能力的不斷提高。實驗教學在培養(yǎng)創(chuàng)新能力過程中尤為重要，其作用不可替代。而且，隨著近年來高校的不斷擴招和經濟形勢的影響，高校畢業(yè)生的就業(yè)形勢日趨嚴峻，用人單位對畢業(yè)生的要求也越來越高，不但要求他們具備扎實的理論基礎，還要求他們具有一定的實踐動手能力。因此，高校要逐漸加強對學生動手實踐能力的培養(yǎng)，使學生在增強自身綜合素質的同時，能夠滿足社會的需求。

二、采礦工程實驗教學的意義

實驗教學是理論學習和實踐相結合的中間環(huán)節(jié)，在本科教學過程中起著至關重要的作用。實驗教學相對于課題理論教學具有直觀性、探索性、綜合性等特點，是課題教學的有效延伸和深化。實驗教學形式是多樣的，包括演示型實驗、操作型實驗和創(chuàng)新型實驗等，學生可以通過實驗教學環(huán)節(jié)將課堂所學理論知識應用于實踐，系統(tǒng)掌握所學知識。通過實驗教學環(huán)節(jié)，可以提升學生的動手能力、創(chuàng)新思維，逐步培養(yǎng)學生的科研意識。采礦工程專業(yè)是一門應用性極強的學科，很多重要的理論和方法都來源于工程實際。采礦工程具有以下特點：理論性和實踐性相結合、學科應用過程中注重細節(jié)、綜合交叉性等，這就要求工程技術人員要具有極強的實踐能力和分析設計基礎，同時能夠對工程應用過程中的各系統(tǒng)進行綜合考慮，具備系統(tǒng)工程的思維。因此，實驗是教學工作中不可缺少的實踐環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學生的綜合素質、實踐動手能力和重新思維起著特別重要的作用。

中國礦業(yè)大學（北京）資源與安全工程學院依托國家級實驗教學示范中心――“煤炭安全開采與地質保障實驗教學中心”，積極開展實驗教學改革，在實驗教學規(guī)劃、實驗教學改革方案等方面進行了積極的探索和實踐。采礦工程實驗教學的規(guī)劃，應在應用創(chuàng)新教育和素質教育并重的理念指導下，緊緊圍繞培養(yǎng)具有“科學采礦”意識的高素質創(chuàng)新型人才，逐步完善本科培養(yǎng)方案，加強實驗教學和創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)，構建多功能、開放型實驗教學平臺。

三、實驗教學改革的思路和方案

（一）采礦工程實驗教學改革的思路

實驗教學也要緊緊圍繞高校的人才培養(yǎng)目標，注重教育理念和教學思想的創(chuàng)新，堅持以學生為本，注重教學過程和教學質量，不斷借鑒和吸收先進的實驗教學成果和經驗，改革實驗教學方法，提高學生的實踐動手能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。加大對實驗室的建設力度，加強實驗室?guī)熧Y隊伍建設和人員培訓工作，不斷完善、創(chuàng)新實驗室管理體制和運行機制，實現(xiàn)教學與科研相結合，形成重點突出、特色鮮明的實驗教學體系。中國礦業(yè)大學（北京）采礦工程專業(yè)為國家重點學科，采礦工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)掌握固體礦床（煤炭、金屬及非金屬）開采的基本理論與方法，具有采礦工程技術人員的基本能力，在采礦及其相關領域從事礦山（井工、露天）設計、工程監(jiān)理、礦井生產與技術管理的高等工程技術人員及科學研究人才。構建的實驗教學體系核心內容為“實驗類型、實驗層次、實驗途徑、效果評價”，建立了多層次的實踐教學格局。根據教學載體和側重點的不同，將實驗教學體系劃分為課程實踐教學、創(chuàng)新實踐教學、項目實踐教學、行業(yè)實踐教學、社會實踐教學等多層次遞進和整合的實驗教學體系，保證專業(yè)人才的行業(yè)適應性和社會適應性。

（二）采礦工程實驗教學改革的方案

以培養(yǎng)具有“科學采礦”意識的高素質創(chuàng)新型人才為目標，逐漸改革采礦工程實踐教學模式，完善實驗教學內容，創(chuàng)新實驗教學方法，構建一個完整的、與課堂理論教學平行的實驗教學環(huán)境。

1.進一步完善以創(chuàng)新意識和科學精神為中心的“科學采礦”實踐教學模式。按照循序漸進、逐漸深化的規(guī)律，逐步完善由基礎教學、技能學習、實踐應用到創(chuàng)造、創(chuàng)新的實踐教學模式。在實驗教學過程中，引導并組織學生積極參與到具體的生產環(huán)節(jié)或者科研課題中，逐漸提高學生的科研意識和水平，培養(yǎng)學生“科學采礦”的意識和素質，激發(fā)學生學習的主動性和創(chuàng)新思維。引導學生積極參與“大學生創(chuàng)新實驗計劃”項目，充分利用實驗室平臺和資源，自主性地設計實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和科學態(tài)度。中國礦業(yè)大學（北京）采礦工程專業(yè)本科生需要參與的創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)分必修和選修兩部分，其中必修部分為科研導論課、科研技能實踐和大學生創(chuàng)新訓練項目，共計6學分96學時；選修部分包括研究性實驗項目、學術交流活動、大學生學科競賽、發(fā)表學術論文、科技創(chuàng)新與發(fā)明等環(huán)節(jié)，學分的認定按創(chuàng)新學分認定辦法執(zhí)行。

2.進一步完善開放式的教學環(huán)境。采礦工程的很多實驗與巖土工程、土木工程等有一定的相似性和關聯(lián)度，高校在充分利用自有資源的基礎上，可以尋求兄弟院校或類似專業(yè)的實驗室資源。例如一些實驗可以聯(lián)系巖土工程或土木工程類高水平實驗室，這樣既實現(xiàn)了資源的共享，又能拓寬學生的知識面，逐步打造開放式的教學環(huán)境。同時，進一步改善了實踐環(huán)境和條件，打造了網絡化的實踐教學平臺，使學生通過網絡開展一些有特色的實驗項目的實踐工作。如果條件允許，可以讓學生參加國家重點實驗室或國家級教學實驗示范中心的一些項目和實驗，使學生有機會接觸一些重大項目的實驗環(huán)節(jié)，以拓寬學生的視野。在實驗教學過程中，實行開放式的教學方式，采取靈活多樣的教學模式，在必修實驗中增加自主實驗、獨立實驗、課程設計、專業(yè)綜合設計等實踐教學環(huán)節(jié)，重點培養(yǎng)學生的探索精神和科學思維。

3.創(chuàng)新實驗教學考核方法，充分發(fā)揮學生的能動性。進一步創(chuàng)新實驗教學的考核方法，構建多元化的實驗教學考核系統(tǒng)，客觀、立體地考察學生的實踐能力。針對一些演示性的實驗，可以在教師的指導下，由學生進行講解，以增強學生對知識的理解程度。而對于一些操作性的實驗，則必須要求學生親自動手操作，獨立完成實驗過程，做好實驗數據的收集、處理等，并對實驗結果進行總結、分析，完成實驗報告。在這個過程中，教師主要考察的是學生的實踐能力和分析解決問題的能力。在本科教學工作中，要一定幅度地增加實驗教學的權重，相應提高實驗教學的學分，逐步健全實驗教學的考核方法，實行書面考試與實踐操作相結合、考試與小論文相結合、采用試題庫等方式，充分調動學生的積極性，發(fā)揮學生學習的自主性和能動性，充分體現(xiàn)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，促進學生成長成才。中國礦業(yè)大學（北京）采礦工程專業(yè)總學分19分，其中實踐教學環(huán)節(jié)41學分，創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)6學分，非課堂教學所占比重為23.62%。課堂教學環(huán)節(jié)2510學時，實驗教學環(huán)節(jié)820學時，實驗教學所占比重為24.62%。主要的實踐教學環(huán)節(jié)包括公益活動、認識實習、生產實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計等，共計28學分。

4.注重畢業(yè)實習，實現(xiàn)畢業(yè)實習和畢業(yè)設計無縫對接。畢業(yè)實習和畢業(yè)設計都是實踐性很強的教學環(huán)節(jié)，畢業(yè)實習是畢業(yè)設計的基礎和構成。畢業(yè)實習階段，務必要求學生根據教學大綱要求，深入生產一線，熟悉采礦工程的各個流程和環(huán)節(jié)，對一些生產環(huán)節(jié)能夠實際操作，使學生將理論知識與工程實踐結合起來，對采礦工程有直觀、全面的認識。而畢業(yè)設計作為對采礦知識的系統(tǒng)總結和應用，其實踐性不言而喻。在整個畢業(yè)設計的過程中，既要強化學生對采礦知識的整體把握，還要求學生掌握好每一個細節(jié)，在滿足《煤礦安全規(guī)程》和《煤炭工業(yè)安全規(guī)程》的要求下，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，對整個礦井合理設計。

5.創(chuàng)新實驗教學方法和手段。在實驗教學過程中，采取分層次的教學方式。第一層次：基礎理論和實驗技能；第二層次：課程設計和專業(yè)綜合設計；第三層次：科技創(chuàng)新活動。學生在達到上一層實驗教學要求的前提下，獲得進行下一層次實驗的機會，鼓勵學生結合教師的科研項目，自主選題，調動學生的主動性。在必修實驗中增加選修性質的自主實驗環(huán)節(jié)，增加課堂外實驗的比重，給學生提供自主設計實驗的空間，引導學生在實驗過沖中自行發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題，進而鍛煉學生獲取新知識的能力。

6.建立“做―學―研”相結合的三位一體實驗教學體系。在實驗教學實施過程中，充分發(fā)揮學生的主體作用和教師的主導作用，針對不同的實驗項目，采用“做―學―研”相結合的三位一體實驗教學方法，將實驗教學和工程實踐緊密結合起來，加強對學生實驗細節(jié)和實驗過程的指導，強化學生的實踐能力培養(yǎng)，使學生在做實驗中學習、在做試驗中培養(yǎng)科研能力，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新理念。

中國礦業(yè)大學（北京）的本科生教學起步晚于研究生教學，可以說是在研究生教學的基礎上發(fā)展起來的，其特點和優(yōu)勢就是師資力量雄厚，教師隊伍職稱學歷高，科研經驗豐富，教師的科研項目也比較多，這些基礎為本科生開展實驗教學和創(chuàng)新研究提供了技術支持和指導，也塑造了良好的學術氛圍。在實際操作過程中，選擇已經完成的優(yōu)秀的科研項目，根據本科生的專業(yè)基礎課進度，將科研項目的部分內容轉化為實驗教學單元，使學生在重復科研過程的實驗中，逐步掌握從事科研的基本技能。“做―學―研”的結合能有效解決傳統(tǒng)實驗教學過程中教師講授為主、學生被動接受的授課方式，增加了師生之間的交流，培養(yǎng)了學生的動手能力。

四、結語

實驗教學是連接理論學習和工程實踐的橋梁和紐帶，在培養(yǎng)學生創(chuàng)造、創(chuàng)新環(huán)節(jié)起著重要作用。采礦工程作為一門實踐性極強的學科，其實驗教學的改革與創(chuàng)新，需要高等院校的高度重視和大規(guī)模投入。在實驗教學改革過程中，要緊緊把握“以學生為本”的理念，充分調動學生的主觀能動性，不斷強化學生的動手過程，逐步培養(yǎng)學生的科研能力和創(chuàng)新精神。同時，積極搭建開放式的實驗教學環(huán)境，完善實驗教學體系，創(chuàng)新實驗教學方法，多措并舉，齊頭并進，促進學生的成長成才。

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篇（6）

一、課程構建

專業(yè)導論課是指導學生認識所學專業(yè)、規(guī)劃未來發(fā)展的向導，對大學新生具有教學、教育的雙重功能[1]。采礦專業(yè)導論課在幫助學生了解采礦專業(yè)基本情況，樹立正確的專業(yè)思想，掌握大學學習方法和適應大學學習生活等方面具有積極作用。開設采礦專業(yè)導論課，可為學生提供了解本專業(yè)的平臺，拓展視野，在一定程度上激發(fā)學習專業(yè)知識的能動性，為后續(xù)學習專業(yè)知識起到“導航”作用[2-4]。課程構建思路和實施步驟如下。開課前做問卷調查，了解學生特點、興趣方向及對專業(yè)的了解。開課之初對專業(yè)概貌和課程體系做詳細介紹。介紹角度按照理論課和實踐課，基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課等分類進行。闡述對采礦專業(yè)學生而言，需要重視力學等基礎課學習，也提醒學好英語、計算機等工具類課程。除此之外，可介紹學院本專業(yè)的一些特色和優(yōu)勢[5]。根據培養(yǎng)計劃、課時和課程開設實際情況，選擇若干門采礦核心課程，通過開展系列專題講座，讓學生對采礦專業(yè)的特點和學習方向有大致的了解。專題前沿的科學技術可開拓視野，提升對專業(yè)學習的興趣。請學生分別上臺展示個人作業(yè)和小組作業(yè)。個人作業(yè)主要談對專業(yè)的理解和對未來大學學習的規(guī)劃；小組作業(yè)主要按照采礦方向選擇某一專題進行研究，了解采礦專業(yè)涉及的科學技術問題。通過個人展示不僅可以了解學生對專業(yè)的理解程度，也能鍛煉學生語言組織和邏輯表達能力。小組作業(yè)需要團隊合作完成，要求學生查閱大量相關文獻，能鍛煉文獻搜索和整理、溝通能力。調研表明，研討課不同程度提高了學生的認知能力、創(chuàng)新能力、合作能力和主動學習意識[6]。總結部分。對專業(yè)學習內容、知識能力培養(yǎng)重點、學習方法及訓練途徑歸納闡述；對課程后續(xù)學習和銜接（包括科研競賽和專業(yè)咨詢等）提供一些建議；通過優(yōu)秀學長的視頻和現(xiàn)身說法，了解學長對采礦專業(yè)的認識并獲得學習建議。在課程結束之前再次進行問卷調查，反饋教學效果，以便后續(xù)教學中改進和提高。

二、教學實踐

福州大學紫金礦業(yè)學院采礦工程專業(yè)自2015級開始采用上述導論課授課內容和方法，至2018級已有4屆（共計204人）順利完成該門課程教學實踐。與之前主講教師單純講授教材采礦概論相比，課程構建后的教學方法沒有固定教材，教師參與人數和授課內容信息量明顯增多，學生從文獻資料搜集到專題展示文檔的整理制作、論文撰寫，乃至后期答辯互動，參與感增強，能力提高，取得較為滿意的效果。

（一）導論課程調研準備

認真研讀和領會福州大學教學文件、紫金礦業(yè)學院采礦專業(yè)培養(yǎng)計劃要求，結合專業(yè)認證精神，對該門課程定位。通過開課之前對學生進行的問卷調查，了解學生興趣愛好、專業(yè)選擇背景、學習狀態(tài)、對導論專業(yè)的學習期望及今后職業(yè)規(guī)劃等。發(fā)放問卷之前提示大家問卷作答要記一次平時成績，絕大多數學生能夠認真作答，達到了預期效果。

（二）采礦專業(yè)整體介紹

主要包括課程體系、授課安排、學習資源、學習方法和要求等內容。按照“學什么，為何學，怎么學”問題邏輯展開和介紹。利用2個課時重點介紹主要專業(yè)課程及特點（如提醒學生要學好力學課、數學、計算機軟件等基礎課），學校學習資源和學院教師、實驗室及實習基地情況。通過專業(yè)整體介紹，一方面，學生初步了解該專業(yè)和行業(yè)全貌，澄清一些常見錯誤觀念；另一方面，通過橫向和縱向對比，介紹該專業(yè)學習重點、特色和發(fā)展前景，提高了學生的學習興趣。

（三）設置核心課程專題系列

結合實際，從學院培養(yǎng)計劃設置課程中選擇8門核心專業(yè)課程，即地采、露采、井巷工程、爆破工程、礦井通風、數字礦山、巖石力學與礦山壓力與控制，分別邀請8位教師參與，以開設各課程方向專題講座的形式介紹。考慮學時要求（每位教師分配1個課時），對各位教師講座內容和時間等做了建議，請各位教師按照導論課程的要求精煉介紹內容，以便于由此匯集成為一門課程。比如，請各位教師按照對各自核心課主要內容知識、理論基礎、技術前沿和應用等加以介紹，并對學生今后學習規(guī)劃和準備事項提供建議，之后留一點時間與學生做互動交流，答疑釋惑。

（四）運用翻轉課堂加深學生對專業(yè)的認識

設置兩次課（4學時）翻轉課堂，以形成學生和教師的有效互動。通過提前布置個人作業(yè)“我的大學我的夢”，讓學生主動了解采礦專業(yè)的所學所用，暢談各自對專業(yè)的認識及今后學習規(guī)劃。通過提前布置小組作業(yè)，即在前期核心課程專題講座介紹和各自查找文獻資料的基礎上，從采礦工程專業(yè)有關研究方向和領域中選擇某一專題（可以是這個方向或領域的科學理論、方法或應用技術）介紹。無論是個人還是小組作業(yè)，課堂主體交給學生完成，教師發(fā)揮點評指導和串聯(lián)引導作用。學生在查找文獻資料、團隊分工合作及文本制作和展示等環(huán)節(jié)均發(fā)揮了能動性，學習能力得到鍛煉，對專業(yè)的了解進一步加深和拓寬。

（五）總結提升對專業(yè)的認識

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中圖分類號：G712 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.04.092

采、掘類專業(yè)課程是礦業(yè)學院與采礦工程相關的專業(yè)開設的必修課程，是體現(xiàn)礦業(yè)學校特色和優(yōu)勢的主要課程。通過這些課程的學習不僅使學生了解采礦工程的基本理論、基本概念，更重要的是使學生明確所學專業(yè)知識在煤礦生產建設中的實際運用。

1 KD-KJMN-Ⅱ型現(xiàn)代化礦井仿真模擬系統(tǒng)在教學中的運用

礦業(yè)學院的學生在采、掘類專業(yè)課程的學習中，由于缺少生產實習的經驗，對礦井生產系統(tǒng)缺乏感性認識，給專業(yè)課程的教學帶來很大的困難。中煤職業(yè)技術學院引進了KD-KJMN-Ⅱ型現(xiàn)代化礦井仿真模擬系統(tǒng)，很好地解決了這個難題。仿真模擬系統(tǒng)是將采礦工程現(xiàn)場實際情況預先設定、設計出來的按一定比例進行縮小的仿真模型，使人們能夠全面看到采礦工程現(xiàn)場的各個方面，具有形象、立體、直觀的特點。該系統(tǒng)模型包括了：地面生產系統(tǒng)和井下生產系統(tǒng)。地面生產系統(tǒng)布置在工業(yè)廣場中，有地面變電所、壓風機房、煤倉、選矸樓等，采用綜合式布置。井下生產系統(tǒng)包括了：提升運輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壓風系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等。各生產系統(tǒng)的運行通過中央操控臺控制。例如：打開主、副井的提升系統(tǒng)的控制開關，主井的箕斗開始提煤，副井的罐籠開始運行。

圖1 KD-KJMN-Ⅱ型現(xiàn)代化礦井仿真模擬系統(tǒng)中央操控臺

1.1 仿真模擬系統(tǒng)模擬采、掘工作面的生產情況

仿真模擬系統(tǒng)設計了煤巷和巖巷掘進工作面。煤巷掘進使用綜掘機截割刮板輸送機轉載機皮帶運輸機。巖巷掘進，著重演示了耙斗裝巖機裝巖、礦車運輸過程。按下操作按鈕，掘進設備開始運行。教師通過對運行的掘進設備的講解，使學生較好地理解煤巷和巖巷的掘進工藝。模擬系統(tǒng)在采煤工作面的布置中，井田西翼布置了“走向長壁式綜采和綜放工作面”，東翼布置了“傾斜長壁式工作面”。按下按鈕，滾筒采煤機開始沿刮板輸送機運行采用“前頂后底”的割煤方式，前滾筒為右螺旋，沿頂板割煤、后滾筒為左螺旋，沿底板割煤，采煤機落煤、裝煤、刮板輸送機運煤，不同的采煤方法采用了不同的支護方式。通過老師的講解和現(xiàn)場觀看，學生對普采、綜采和綜采放頂煤的采煤方法和采煤工藝有了充分的感性認識。

1.2 仿真模擬系統(tǒng)模擬礦井通風系統(tǒng)

在礦井通風系統(tǒng)的模擬中，它通過聲、光、電的形式模擬進、回風流的流動路線，清晰明了。通過綠燈的閃爍來表示進風流前進的路線，桔紅燈的閃動路線為乏風行進路線。啟動通風按鈕，綠燈閃爍，新鮮風流由副井進風經主要運輸大巷采區(qū)石門軌道上山溜子道采煤工作面材料道采區(qū)回風石門回風大巷風井。如果打開反風開關，反風風流通過桔紅燈的運動指示風流的行進路線，進風井變成了出風井。通過觀看，學生對礦井通風的方法和通風方式以及工作面的“U”型通風系統(tǒng)一目了然，提高了感性認識，取得較好的教學效果。按下“三專兩閉鎖”按鈕，局扇運轉，采用壓入式通風，模擬系統(tǒng)的瓦斯報警儀在掘進工作面瓦斯?jié)舛冗_到1.0%時，發(fā)出警報聲和燈光。使同學對《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：當掘進巷道中瓦斯?jié)舛冗_到1.0%時，低濃度瓦斯傳感器自動報警；當瓦斯?jié)舛冗_到1.5%時，瓦斯斷電儀自動斷電。有了較深刻的認識。

通過現(xiàn)代化礦井仿真模擬系統(tǒng)的演示，提高了對煤礦生產的感性認識，補充了學生沒有煤礦認識和生產實習的缺點。因此若要提高采、掘類專業(yè)課程的教學質量，應轉變課程教學大綱，增加礦井仿真模擬系統(tǒng)模型課時。即教師通過形象直觀的模型向學生講解比較難懂、抽象的采、掘類專業(yè)的理論，以及知識重點、難點。形象的礦井仿真模擬系統(tǒng)模型與抽象的理論相結合，可使課本上的理論的知識不那么枯燥、乏味。

2 運用多媒體教學

多媒體教學課件運用到教學中豐富了教學方法和手段，仿真模擬系統(tǒng)雖然使學生能夠較全面看到采礦工程現(xiàn)場，具有形象、立體、直觀的特點，但在具體的采煤工藝、掘進工藝、通風方法和方式表現(xiàn)上不夠細致和全面，仿真模擬系統(tǒng)更注重對各生產系統(tǒng)的宏觀認識。為此，我院引進了“和利德”教學仿真系統(tǒng)教學軟件，很好的彌補了這些不足。它從微觀上較好詮釋了各具體專業(yè)的生產工藝、機械操作和檢修方法。該教學軟件利用語音講解、“3D”的動畫演示，形象、生動的將28個常用工種專業(yè)知識進行了介紹，和教材形成無縫銜接。如（圖2、3）：煤礦安全技術可視化仿真系統(tǒng)在對綜采工藝進行演示使，通過語音講解、“3D”的動畫演示，形象生動地介紹了雙滾筒采煤機端部割三角煤的進刀方式進刀方式，沿工作面雙向割煤、裝煤，刮板輸送機運煤，綜采工作面液壓支架單架連續(xù)移架方式及各工序的配合。

圖2綜采工作面雙滾筒采煤機割三角煤的進刀方式

圖3綜采工作面綜采液壓支架單架連續(xù)移架方式

教學仿真系統(tǒng)教學課件還模擬了綜采機械設備的操作練習和檢修，例如：課件先演示正確的滾筒采煤機的操作方法。學生觀看后可以操作練習，只有操作步驟正確采煤機才開始運行，使他們在學習的同時就獨立進行練習，更加貼近了實際生產。

3 利用實習車間進行教學

現(xiàn)代化的教學要求理論和實踐相結合，中煤職業(yè)技術學院倡導一體化教學方式。一體化教學符合實踐、認識、再實踐、再認識的過程。技訓科的實習車間給采、掘類專業(yè)課程的教學提供了實踐的平臺。通過KD-KJMN-Ⅱ型現(xiàn)代化礦井仿真模擬系統(tǒng)在采、掘類專業(yè)課程教學中的運用，學生對礦井的生產系統(tǒng)有了宏觀的認識，利用課堂講解結合“和利德”教學仿真系統(tǒng)課件“3D”的動畫演示，學生已經較好地掌握了相關專業(yè)的知識，再利用實習車間實習設備，如：雙滾筒采煤機、可彎曲的刮板輸送機、自移式的液壓支架、綜掘機等設備實際運行使學生從實際生產的視角學習采、掘工序在生產中的配合，并對機械設備的操作、結構、檢修進行必要的講解，將達到事半功倍的效果。

4 結束語

教師應加強科研工作，增進實踐教學工作，不斷改進教學方法和教學手段，積極進行教改、增長敬業(yè)精力，將科研成果滲透到實踐教學中，轉變原有的傳統(tǒng)理論教學模式，全面提高專業(yè)課程的教學質量。

參考文獻：

[1]汪理全.礦業(yè)工程概論[M].中國礦業(yè)大學出版社，2004.

篇（8）

既然專業(yè)學位目標是培養(yǎng)既具備豐富理論知識，又能夠理論聯(lián)系實際切實解決企業(yè)或社會中實際問題的高層次專業(yè)人才，那么在課程設置上就更應該突出專業(yè)性、實踐性和前沿性。礦業(yè)工程是一門實踐性和系統(tǒng)性很強的專門學科，采礦工程本科生不僅需要系統(tǒng)學習煤礦開采的專業(yè)基礎知識，而且必須經歷三個實習（認識實習、生產實習、畢業(yè)實習）和兩個設計（采礦學課程設計、畢業(yè)設計）等實踐教學環(huán)節(jié)，這些實踐教學環(huán)節(jié)主要強化學生對專業(yè)基礎知識的感知和應用。然而現(xiàn)行的專業(yè)學位研究生課程體系沒有針對專業(yè)學位的培養(yǎng)目標單獨制定，而是基本沿用學術型研究生的課程體系，整個課程設置偏重于理論研究，實踐導向性偏弱。由于缺乏實踐教學環(huán)節(jié)，學生的專業(yè)實踐學習基本依靠參與導師的科研項目來獲得，而導師的科研項目又因人而異，研究方向和項目類型也有較大不同，這使得專業(yè)學位研究生的專業(yè)實踐能力很難獲得較為全面和系統(tǒng)的培養(yǎng)。此外，目前礦業(yè)工程專業(yè)學位研究生的本科教育背景參差不齊，跨專業(yè)學生占有相當大的比例，雖然按規(guī)定需補修《采礦學》和《礦山壓力及巖層控制》這兩門專業(yè)主干課，但由于缺乏先修課程的相關知識儲備，課堂教學效果并不理想，造成這些跨專業(yè)學生的專業(yè)基礎反而薄弱，就業(yè)后甚至難以勝任基本的煤礦生產技術管理崗位。

1.2“雙導師制”培養(yǎng)模式形同虛設

為充分利用校內外人才資源，提升專業(yè)學位研究生指導教師隊伍的整體素質，國內高校普遍采用校內導師與校外導師相結合的“雙導師制”培養(yǎng)模式，其中校外導師一般以兼職形式聘請一些企事業(yè)單位的高級技術人才。就礦業(yè)工程專業(yè)而言，校外導師普遍聘用國內大型煤炭企業(yè)的高級技術管理人才，但在實際運作過程中，由于這些校外導師對煤礦安全生產負有直接責任，不僅有繁重的企業(yè)事務需要處理，而且在現(xiàn)有煤炭企業(yè)安全生產管理制度下很難有時間來高校對學生進行指導。加之現(xiàn)行的校外導師津貼制度并不合理，造成校外導師對指導工作積極性并不高，對專業(yè)學位研究生的指導任務不得不更多的由校內導師承擔。由于校內導師工作以科研和學術研究為主，在指導專業(yè)學位研究生時習慣性地側重理論研究，在一定程度上也影響了專業(yè)學位研究生實踐能力的培養(yǎng)。

1.3部分學生的功利心理在一定程度上影響了專業(yè)學位教育的發(fā)展

上世紀90年代國內煤炭行業(yè)萎靡不振，在煤炭企業(yè)技術人才大量流失的同時，煤炭高等教育也步入低谷，采礦工程專業(yè)本科生生源嚴重不足，研究生培養(yǎng)更是勉強為繼。從2002年起隨著煤炭形勢持續(xù)好轉，我國國有大中型煤炭企業(yè)在加緊新建礦井建設的同時，利用中小煤礦資源整合政策兼并重組了大量礦井，那么就形成了巨大的人才缺口，使得煤礦主體專業(yè)本科生就業(yè)率接近100%，薪金水平持續(xù)攀升。在這種經濟利益的驅動下，大量考生為獲得高額的勞動報酬而選擇跨專業(yè)報考礦業(yè)工程專業(yè)學位研究生，與熱門專業(yè)相比不僅報考人數上絲毫不遜，而且考生專業(yè)竟然涵蓋了除醫(yī)學、軍事學之外的10個學科門類。眾所周知，煤炭行業(yè)既是一個艱苦行業(yè)，也是一個高危行業(yè)。一方面由于這些學生對煤礦工作的艱苦性和危險性缺乏足夠認識，一旦煤炭行業(yè)進入低谷期，從業(yè)人員薪酬大幅降低的時，他們對專業(yè)知識學習的欲望已不是那么強烈，轉而準備報考公務員或者繼續(xù)踏上形形的求職之路，而非專心致志地準備畢業(yè)論文；另一方面，由于部分學生專業(yè)跨度很大，專業(yè)基礎過于薄弱，難以適應現(xiàn)有工學人才的培養(yǎng)模式，通過兩年的學期只能勉強達到專業(yè)學位最低要求。因此，這種功利心理在很大程度上降低了專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)質量。

2.礦業(yè)工程專業(yè)學位碩士存在問題的解決對策

2.1調整和優(yōu)化專業(yè)學位研究生課程體系

針對礦業(yè)工程專業(yè)學位研究生培養(yǎng)目標，應從以下幾方面對現(xiàn)有課程體系進行優(yōu)化改革。首先，對跨專業(yè)學生增加礦業(yè)工程通識教育先修課程，課程內容應涵蓋煤礦地質、礦井設計、采煤方法及工藝、通風和礦井災害防治等方面，使學生能夠了解和掌握煤礦開采領域的基本問題。在此基礎上，續(xù)修《采礦學》和《礦山壓力及巖層控制》課程，對學生專業(yè)基礎進行強化。其次，將跨專業(yè)學生全部納入采礦工程本科畢業(yè)設計團隊，全程參與本科生畢業(yè)設計實踐教學環(huán)節(jié)，既有利于專業(yè)學位研究生對專業(yè)基礎知識的梳理和應用，又能輔助指導教師加強本科畢業(yè)設計質量的管控，實現(xiàn)本科生、研究生培養(yǎng)質量雙提高。第三，由于本專業(yè)學生在本科生期間已經系統(tǒng)學習了煤礦開采的專業(yè)基礎知識，對這部分學生應著重加強專業(yè)實踐能力的鍛煉，在課程設置上一方面采用專題講座的形式定期邀請國內外專家圍繞采礦工程學科前沿問題進行學術交流，每個專題講座應保障足夠時間，避免出現(xiàn)類似學術會議走過場的形式—“老師講不清、學生聽不懂”；另一方面充分利用校內的國家重點實驗室、國家工程中心等國家級學科平臺和與國內高水平企業(yè)聯(lián)合構建的產、學、研平臺，提高專業(yè)學位研究生的實踐教學條件，全面強化專業(yè)學位研究生的實踐能力。

2.2調整優(yōu)化專業(yè)學位研究生學制

按規(guī)定全日制專業(yè)學位碩士培養(yǎng)實行彈性學制，導師可根據學生學習情況要求在校學習時間為2年或3年，實際上普遍執(zhí)行2年學制。但從現(xiàn)有的培養(yǎng)計劃看，專業(yè)學位研究生一年級主要進行課程學習，二年級第1學期忙于找工作，第2學期忙著做論文，專業(yè)學位研究生專業(yè)實踐能力很難得到充分培養(yǎng)，尤其是跨專業(yè)學生。結合目前專業(yè)學位研究生的教育背景，對于本專業(yè)研究生可沿用2年學制，跨專業(yè)學生沿用3年學制。

2.3加強專業(yè)導師隊伍建設

目前，專業(yè)學位研究生采用校外導師與校內導師相結合的“雙導師”制培養(yǎng)模式，其初衷是充分利用校內外人才資源，尤其是校外導師的實踐優(yōu)勢提高專業(yè)學位研究生實踐能力，但實際實施過程中存在的一些問題可從以下幾個方面進行改進：

2.3.1建立完善的校企聯(lián)合培養(yǎng)機制和激勵政策

目前，礦業(yè)工程專業(yè)學位研究生校外導師的聯(lián)系、確定主要依靠校內導師牽線搭橋，雖然經學校審核后頒發(fā)聘書，但學校對校外導師缺乏行之有效的獎懲機制，換言之學校對校外導師的約束力有限。因此，通過建立完善的校企聯(lián)合培養(yǎng)機制，將校外導師管理納入到校企聯(lián)合管理的范疇中來，增加其工作的責任感和使命感，同時從企業(yè)層面允許校外導師臨時脫離煤礦生產管理工作，全身心地投入專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)。此外，還應建立有效的激勵政策，對校外導師指導津貼、職稱評定和獎勵辦法制定相關細則，從物質方面和精神方面充分調動校外導師工作的積極性。

篇（9）

作者簡介：王少勇(1983—)，男，山東煙臺人，博士，工程師，主要從事采礦工程實驗教學與管理。

隨著我國礦產資源開發(fā)的不斷發(fā)展，高校內部的礦業(yè)工程實驗室也需要緊隨礦業(yè)發(fā)展的新趨勢，加大對專業(yè)性人才的培養(yǎng)力度。高等學校的專業(yè)實驗室是實驗教學、科學研究的重要基地，其教學內容更貼近專業(yè)領域、緊跟學科發(fā)展[1]。相應的實驗課程內容的改革在礦業(yè)工程方面也如火如荼，隨著近年來以計算機技術為代表的新技術不斷引發(fā)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，新型技術的介紹與推廣將有助于采礦專業(yè)本科生更好地了解礦業(yè)發(fā)展新形勢，有利于專業(yè)人才的培養(yǎng)[2]。北京科技大學近年來關注礦業(yè)發(fā)展的最新動向，在礦業(yè)工程實驗課程中引入更多的技術熱點，在實踐中取得了一些改革的寶貴經驗。

1礦業(yè)工程實驗課設置

礦業(yè)工程實驗室依托采礦工程國家重點學科，是“金屬礦山高效開采與安全”教育部重點實驗室的重要組成部分，擁有自由開放的學術氛圍和國內領先的研究方向。我校礦業(yè)工程除了在傳統(tǒng)領域保持進步外，近年來也在膏體充填、溶浸采礦等領域持續(xù)投入。實驗教學相比于理論教學讓學生更主動地參與實驗當中[3]，有助于學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗課程內容涵蓋了我校優(yōu)勢專業(yè)，保證了學生全面發(fā)展的可能性，確保了學習內容的系統(tǒng)化、多樣化。

1.1通風實驗

本實驗目的在于讓學生掌握作業(yè)環(huán)境有害因素、通風風流流速、通風除塵系統(tǒng)運行檢測方法、原理、儀器使用操作。具體實驗內容包括以下三個方面。

1.1.1風流點壓力及壓差的測定

了解壓差計、皮托管的構造原理，熟悉使用皮托管、壓差計測定實驗風筒內風流的靜壓、動壓、全壓及壓差的方法。全面理解抽出式、壓入式通風過程中靜壓、動壓及全壓三種壓力之間的關系。

1.1.2風流速度和速度場系數的測定

用風表測定點速、巷道內平均風速、實驗風筒內風流某斷面上速度場系數。

1.1.3通風機性能測定實驗

通風系統(tǒng)使用一臺離心式小型通風機，其進風口連接風筒，采用抽出式通風，即在風筒入口附近特定斷面I上測出風流的相對靜壓，用此值換算風速和風機進口的動壓，在風筒斷面II上測出風速的相對靜壓，用以求算通風機的有效靜壓。

1.2特殊采礦技術實驗

通過此實驗幫助學生了解溶浸采礦新技術、新工藝，對溶浸采礦技術的基本方法、原理、工藝流程、設備、設施。實驗內容共分為兩個部分：首先進行堆浸滲透性實驗，了解堆浸工藝流程，學會測試礦堆的滲透性，了解浸出率、酸耗的測試方法。其次進行攪拌浸出實驗，熟悉溶浸采礦實驗室攪拌浸出實驗的全過程，包括礦樣處理和制備、天平的使用、溶浸液的配置、浸出液的分離、pH和En計的觀察和使用等。

1.3金屬礦產資源與開發(fā)技術實驗

金屬礦產資源與開發(fā)技術實驗有助于新生了解礦業(yè)發(fā)展的新技術、新進展，初步掌握金屬礦產資源開采的基礎理論和技術手段。實驗包括以下兩方面。

1.3.1膏體充填實驗系統(tǒng)認識

觀察與描述膏體充填系統(tǒng)各組成部分，親自制作膏體料漿，感受膏體的形態(tài)，并測試膏體的流動性指標。

1.3.2無軌運輸設備模擬培訓系統(tǒng)認識

認識無軌運輸設備模擬培訓系統(tǒng)構成，并上機操作無軌運輸設備模擬培訓系統(tǒng)。

1.4礦山地質學

通過礦床地質學、各類礦床主要特征、礦床水文地質與工程地質、礦產勘查與礦山地質工作等內容的系統(tǒng)學習，使學生初步掌握各類礦床的地質特征、成礦條件以及開發(fā)中的工程特征；掌握地下水基本知識和礦坑地下水的預測與防治方法；掌握地質勘查和礦山地質基本工作方法；能夠讀懂各種地質圖件。

1.5散體動力學與放礦實驗

通過實驗教學，使學生能了解松散礦巖體介質的物理力學特性，掌握礦石回收指標與采場結構參數之間的關系，熟悉離散元顆粒流數值模擬軟件建模和分析過程，從而能對崩落礦巖運動機理和規(guī)律有一個基本的了解。

2實驗課程體系實踐與完善

近年來，為了響應國家智能化采礦的戰(zhàn)略需要，在實驗課程中增加了很多計算機模擬課程，我校礦業(yè)工程在以下方面開設計算機模擬課程，具體包括：

2.1數字礦山技術實驗

通過應用礦山專業(yè)軟件，將采礦學基本理論與計算機相結合，使學生掌握先進的礦山設計方法和設計理念。使用Surpac、3DMine軟件進行露天、地下礦的設計，學會并掌握地質數據庫、地質模型、統(tǒng)計與地質統(tǒng)計、品位模型、露天采礦和地下采礦設計等內容。

2.2礦山安全技術及工程實驗

本實驗通過實驗教學使學生了解井下人員定位系統(tǒng)的組成，掌握井下人員定位系統(tǒng)的工作原理，熟悉尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)的組成及工作原理，從而能對礦山安全技術工程有一個基本的了解。主要包括以下實驗內容。

2.2.1井下人員定位系統(tǒng)教學實驗

開展井下人員定位系統(tǒng)的實地演練，分別模擬下井人員與地面控制人員，操作軟件查看“井下人員”定位信息、下井考勤信息等。

2.2.2尾礦庫監(jiān)測數字化教學實驗

了解尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)各組成部分，學會操作尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，分析位移、浸潤線隨降雨量的變化規(guī)律。

2.3礦山運輸與提升實驗

篇（10）

1. 來稿要求及注意事項

    1）來稿應主題突出、論點明確、論據可靠、數據準確、語言精練，在科學和學術上具有創(chuàng)新性。

    2）論文組成 包括：題目、作者姓名、作者單位（具體至院、系、所）、所在省市及郵政編碼、摘要、5～8個關鍵詞（以上均需用中、英文表述）、中圖分類號、第一作者簡介、正文、參考文獻。

    3）題目 應反映文章主要內容，一般不用副標題，不超過20個漢字，避免使用非公知的外文縮寫。

    4）摘要 應包括研究對象（目的）、研究方法或手段（所用儀器設備、材料）、結果和結論，200～300字為宜。

    5）第一作者簡介 包括作者姓名、出生年、性別、籍貫、職稱、學位、博導、院士及專業(yè)研究方向。

    6）圖形 應清晰、精簡（一般不超過6幅）、自明，圖中文字、符號和數字應與文中表述一致，應有中、英文圖序、圖題。

    7）表 應精選，其內容不應與圖形表述重復。一律采用三線表，不用豎線和斜線，同一物理量的有效位數應相同。應有表序和中英文表題。

    8）公式 數學公式應正確無誤，推導過程嚴密，數據準確、可靠。所采用的量、單位和符號應符合國家有關標準，第一次出現(xiàn)的量符號應給出物理意義。易混淆的英文大小寫、英文與希文、數字與字母、上下腳標的位置高低應有明顯區(qū)別。

    9）參考文獻  參考文獻應多于10篇，按在文中引用的先后順序標注（加方括號），并在文末按順序列出。作者、譯者、編者不超過3人時全部寫出，中間用逗號分隔；超過3人時只寫前3人，后加“等”。外國人名亦采用姓前名后的方式書寫，名用縮寫，且不加縮寫點。未公開發(fā)表的資料不能作為參考文獻，只能以腳注的方式標明。對非英文文獻（僅指期刊論文），先列出原文，再另起行抄錄其英文譯文。

    10）本學報優(yōu)先發(fā)表省部級以上基金項目資助的論文。得到各類基金項目資助的論文，應在論文首頁標注（基金名稱、編號）。

    11）來稿文責自負，請勿一稿多投。

篇（11）

1、除塵裝置結構與原理

瓦斯抽采是當前在煤礦治理瓦斯災害的重要方法。瓦斯抽采要以鉆孔為前提，打鉆常常使用濕式打鉆方法，但由于受到條件約束，有時使用干式打鉆，因此需要安裝除塵裝置。本研究提出干式除塵裝置-濾布式重力沉降室除塵裝置。

圖1 所示為濾布式重力沉降室原理圖

濾布式重力沉降室在孔口安裝一個箱體，箱體可以是柔性箱體，也可以是帶網孔的剛性箱體。如果是柔性箱體，那么柔性箱體由抗靜電除塵布制作；如果是帶網孔的剛性箱體，那么箱體內襯墊抗靜電除塵布。抗靜電除塵布有很強的透氣性，箱體下部有一個開放的煤渣下落口，煤渣下落口與抗靜電布筒連接，布筒可以卷邊，使布筒的長度具有可調性，布筒的下出口直接與巷道底板接觸。鉆孔時，將煤巖渣和礦塵混合物排出。混合物進入沉降室，一方面，較大顆粒的煤渣由于自身重力作用向下沉降，較小的煤塵受到氣流的作用向四周擴散，氣流繞過濾布纖維向外排出，煤塵與濾布纖維碰撞被捕獲。另外，為便于某些使用高壓風流排渣打鉆，所以在，濾布式重力沉降室上部設置一個小出口，可以將高壓風流引至其他水霧除塵裝置進行處理。濾布式重力沉降室是利用濾布出風不出塵的功能進行除塵。

圖2 所示為濾布式重力沉降室裝配圖

2、顆粒單元除塵機理

濾布式重力沉降室濾布除塵機理可看作為顆粒除塵機理，其機理是：含塵氣體進入除塵裝置后，礦塵通過與水滴和過濾球之間的某些作用被消除。我們把水滴和過濾球看作球形顆粒單元，其除塵原理相似。含塵氣體經過球形顆粒單元時，由于氣體繞流作用，氣體會改變方向繞過顆粒單元向前流動，而礦塵由于慣性、截留、布朗運動以及重力等作用不能或難以偏離原來的運動方向，從而撞在球形顆粒單元上被捕集，如圖3所示為球形顆粒單元的除塵原理圖。

圖3 顆粒單元除塵機理

3、濾布式重力沉降室除塵裝置模擬分析

煤塵在濾布式沉降室內部進行分離，通過FLUENT軟件模擬分析沉降室內部流體流動情況。

FLUENT是一個模擬流體運動的軟件，網格具有靈活性，可以支持多種網格，可以隨意使用使用不同網格來劃分復雜的區(qū)域，可以模擬梯度較大的流場，它具有不同的計算模型，采用離散數值方法，可以求解較復雜的流體流動。

FLUENT處理多相流體的模型有Euler模型、Mixture模型、和VOF模型，Euler模型可以模擬多相流動。本研究屬于氣固兩相流體，因此采用Euler模型。氣固兩相流常采用k-e方程進行計算。

3.1模型建立

圖4 模型圖

建立模型，如圖4所示。

3.2模型說明

①為便于分析，將鉆桿忽略，并把沉降室軸向外端口和底部設計封閉；

②在建模時，把流道空間以外的部分認為是理想的絕熱墻，不考慮熱交換以及與壁面的能量交換；

③在使用GAMBIT建模時，因為考慮過濾布的建模困難，所以利用GAMBIT里的多空介質模型進行建模，把過濾布認為是均勻多孔介質，并簡化濾布；

④含塵氣流在沉降室內屬于氣固兩相流，流速較低，視為不可壓縮流；

⑤邊界條件：上端出口表壓為大氣壓，另外煤塵顆粒直徑設為0.02mm，密度為1400，體積分數為5%，風速4m/s。

⑥因此在使用fluent模擬時采用湍流模型設置各個參數，該模擬采用Euler模型、k-e方程進行模擬。

3.3模擬結果分析

圖5、圖6模擬得到煤塵的速度矢量圖和速度云圖驗證了濾布式沉降室的流體運動過程，并由此可知：

（1）煤塵顆粒進入濾布式沉降室后，大部分煤塵會往下沉降，部分煤塵處于懸浮狀態(tài)。

（下轉第457頁）

（上接第455頁） （2）較大直徑的煤塵進入濾布式沉降室后，在自身重力的作用下克服了氣體的升力作用會往下降落，部分小直徑質量輕的煤塵克服不了上升力作用會在往上飄出或處于懸浮狀態(tài)。

以上模擬驗證了沉降室的流體運動過程，驗證了大部分粉塵會往下降落，部分粉塵處于懸浮狀態(tài)或下降，只有小部分會從上出口飄出。

4、濾布式重力沉降室工業(yè)性試驗

本濾布式重力沉降室曾在山西陽煤集團多個礦井進行了工業(yè)性試驗，取得了較好的效果，后經引用至貴州安強煤礦進行工業(yè)性試驗。試驗通過使用CCX1000型直讀式測塵儀測試含塵氣流進入濾布式重力沉降室的前后礦塵濃度比較，得到以下數據。

從表1中可以看到，含塵氣流未經過濾布式重力沉降室前的礦塵平均濃度為370mg/m3，經過濾布式重力沉降室后的平均濃度為23.1mg/m3，除塵率約為93.7%。測試結果說明了安裝濾布式重力沉降室后能夠有效降低礦塵濃度，達到較好的除塵效果。

表1 粉塵濃度監(jiān)測表

Tab.1 The dust concentration monitoring單位：mg/m3

5、小結

本文經過設計了干式除塵裝置-濾布式重力沉降室結構，進行了理論分析和數值模擬驗證了濾布式重力沉降室的除塵特性，并通過工業(yè)性試驗，驗證了濾布式重力沉降室除塵率達到93.7%，能有效降低礦塵濃度。

6、展望