采矿工程专业学生地下开采空间概念培养

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摘 要：对煤矿采矿工程专业学生培养方式存在的不足进行了分析.介绍了一套培养模式：促进学校、学院（系）、教师、学生、煤矿形成五位一体的合力作用,改进实验课、理论课、实习三大教学方式相结合的矿井空间概念的各环节.改进的着力点主要从存在问题的实习、实验环节入手.由此开展实验室、实习基地和产学研基地的建设,改进现场实习培养方法,完善教学方法和培养模式,使学生培养更贴近现场实际.

关 键 词：煤矿；地下开采；空间概念培养

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：16721101(2011)01010504

收稿日期：20100820

基金项目：2009年安徽理工大学能源与安全学院教研资助项目.

作者简介：成云海,(1970-),男,山东新泰人,副教授,硕导,博士,主要研究方向为岩层运动与矿山压力控制.

Researchonthecultivationofthespatialconceptof

undergroundminingforminingengineeringstudents

CHENGYun-hai1,2,BAOMing1,2

(1.SchoolofMiningandSafetyEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan,Anhui232001,China,

2.TheMOEKeyLaboratoryofCoalmineSafetyandHighEfficiencyMining,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan,Anhui232001,China)

Abstract:Thispaperanalyzestheinadequaciesinthecultivationmodelsofcoalmineminingengineeringstudents.Itintroducesaseriesofcultivationmodels:thepromotionofthejointeffectsofschool,college(department),teachers,studentsandmines,theimprovementofeachlinkofspatialconceptofundergroundmininginthebinedteachingmethodsofexperimentalclasses,theoreticclassesandinternship.Withtheemphasesofimprovementlaidonthelinksofinternshipandexperiment,wearetodeveloptheconstructionoflaboratories,internshipbasesandproduction&learning&researchbases,toimprovethecultivationmethodsofon-the-spotinternship,andtoperfectteachingmethodsandcultivationmodelssoastobringstudentsclosertotherealityatthescene.

Keywords:coalmine,undergroundmining,spatialconcept,cultivation

一、概述

煤矿采矿工程专业学生的地下空间概念是采矿设计的前提,该概念指煤矿井下复杂的采场、巷道、硐室与地质构造的立体相互关系,该空间的运转,为实现矿井采煤掘进、提升运输、供电供水、一通三防等诸多功能提供安全高效服务.

现行培养方法是,通过课堂讲解（辅以PowerPoint、专题短片等演示）－实验室模型观摩

－现场实习－设计应用的四级培养过程.其注重的是学生的采矿理论、采矿生产知识,尤其注重采矿理论如何应用于矿井生产.其知识点较多,涉及通风学、采矿学、提升运输、矿山压力与岩层控制、采矿机械等,是横向的培养.将各知识点融会应用,即在现场生产的实际应用则是纵向培养,体现在教学方面,主要是采区设计和矿井开拓设计.对巩固学生课堂所学的理论知识、增加生产实践知识、帮助学生建立矿井空间概念,进行工程素质的基本训练等起着重要作用,其效果好坏将直接影响上述课

程的学习.由于学生缺乏矿井空间概念,使设计质量不高,与现场实际应用相去甚远,成为学生学习和教师教学的难点.

因此,大部分学生缺乏宏观与微观统筹的煤矿地下开采空间概念,不能深刻领悟教材,做不出高水平的采区设计和开拓设计,毕业后在生产单位不能迅速适应现场工作,需要2-3年甚至更长时间,才能培养地下空间概念［1-5］.

如何引导学生培养地下开采的空间概念,迅速适应工作,是采矿教学亟待研究和现场急需落实的重要教研课题.为解决上面问题,形成有效的培养方式尤其重要［6-9］.

二、地下开采空间概念培养存在问题与改进

矿井空间概念的培养,体现在学校、学院（系）、教师、学生、煤矿五位一体的合力作用,体现在实验课、理论课、实习三大教学环节相结合的教学效果,改进的着力点也主要从存在问题的实习、实验环节入手.

(一)实验存在问题与改进

1.存在问题

（1）实践证明,利用采矿实验模型教学是行之有效的培养学生空间概念的重要方法.

但由于模型是缩小了的现场布置,因此难以让学生培养真正的现场空间感觉,实物同比例模仿现场有一定难度,这也是采矿实验模型教学不足之处.

（2）目前学生上实验观摩课,教育部要求每批学生不超过15人,提高了教学效果.但是量（实验室听课时间和观摩时间）与质（学生观察的细致性、全面性及思考空间布置的依据等）难以保证,由于时间紧凑,工作量大,因而达不到很好的效果,如清理斜巷和竖井井底到达水平后,还要向下延续20m的竖井,大部分的学生在毕业设计时,都不能理解,重复向教师提问这样的问题.

（3）目前在相关高校都有较为齐备的实验室模型,如焦作的现代化矿井模型,但用过几年后,系统就不能正常运转了,影响教学质量.

2.改进方法

针对上述问题,学校利用国家级特色专业建设资助等,进行了如下改进.

（1）建设等比例仿真多功能巷道

2009年,安徽理工大学在地面建设了矿井巷道与生产系统实物模型,如图1所示.

图2为巷道功能设计模块图,包括四个模块,即系统安装、断面形状、

监测系统、支护方式等,还含有交叉点（牛鼻子）、炮眼布置断面、轨道（含车场）等,使巷道断面设计、爆破设计、支护设计及巷道设备设施布置、观测系统等于一体.建立矿山压力地面实时监测系统,将煤矿井下各类巷道在地面建造,并安装机电设备和各种监测信号,形成一个大型实验环境,能完成十几项实验项目.

图2巷道功能设计

以上对巩固学生课堂所学的理论知识、增加生产实践知识、帮助学生建立矿井空间概念、进行工程基本素质的提高等起着重要作用.

（2）加强实验观摩实习的量与质的过程控制

以实验观摩“现代化矿井模型演示系统”为例,按图3对系统进行全面细致的讲解,注重矿井生产在时间和空间上的配合关系.

图3

（3）现有实验室模型完好率的管理完善

及时与厂家联系,对失修损坏模型进行维修；同时积极引进厂家提供的更稳定可靠的模型.

(二)现场实习存在问题与改进

在实际的培养过程中,针对以往存在问题,采取下列措施进行了改进.

1.存在问题

（1）学校方面实习经费不足,在矿上实习时间不足,完不成下井次数；

（2）实习指导教师队伍相对稳定,但带队年轻实习教师缺乏现场经验,不能正确引导学生培养地下开采空间概念；

（3）实习大纲已经趋于合理,但对学生的实习成绩考核不到位,仅对实习日志和实习报告等书面资料做检查,过程细节不便落实,不能有效考核实习效果；

（4）接受实习的单位方面由于安全和生产压力巨大,很难积极配合和协助落实学生完成实习任务,安排尽量少的下井次数,即使下井也是快速通过,现场讲解少,更谈不上盯班；如果实习地点是普采面,那么综采采煤工艺就得不到实习；

（5）联系实习地点困难,难以安排住宿,甚至将住宿安排在村镇小宾馆,冬天冷,夏天热甚至蚊虫叮咬,学生到了就想返校,影响实习效果；

（6）煤矿技术管理人员也没有足够的时间给予充分的协助培养,水平高的工程师工作繁忙,不能给学生讲课,而其他的工程师讲课达不到理想效果,备课不充分,学校和矿方没有给现场讲课的工程师应有的讲课费,靠的是思想觉悟,致使达不到现场实习的预期效果；

（7）有些学生实习积极性不高,实习时间正是补考时间,学生还要忙着补考,或者忙着考公务员、研究生,影响了实习效果.

2.改进方法

近年来,安徽理工大学以适应煤炭工业发展的需要为目标,以能力培养为核心,针对上述存在的七项问题,进行了如下改进：

（1）学校充分认识到了在现场实习培养空间概念的重要性,优先保障学生实习经费,增加实习补助,2010年增加40%,全部报销路费,改变原来仅在安徽省实习的惯例,可以到省外实习,派出部分学生到波兰交流实习；让学生到地表岩土工程与非煤矿山实习；

同时联系条件好的企业解决学生住宿,在一定程度上有效的弥补了经费不足的困难；

（2）采矿工程系青年教师轮岗,制定了下实验室计划安排表,提高对矿井相关模型的熟悉程度；实行青年教师导师制,其内容是经验丰富的老教师带新教师,迅速提高新教师的业务水平；采矿工程系青年教师利用寒暑假去矿参加生产实习,每年安排1~2名具有博士学位的年轻教师到国外做访问学者1年,数名年轻教师到矿挂职锻炼1年；

（3）学院建立实习检查制度,增加对实习的效果、安全等的管理；

实行本科生导师制,每个教师带10名学生,并定期评选实习、毕业设计先进指导教师.

鼓励本科生学习现场技术,参与科学研究,对发表相关论文的学生,在核心期刊上发表的文章奖励1000元,报销版面费；

（4）对现场企业配合不够到位等难题（问题的4~6条）,做法如下：

加强校外实习基地的建设,构建系统的实习教学及管理体系.目前,采矿工程专业已与淮南、淮北、皖北、新集、徐州、大屯、兖州等矿业集团18个生产矿井签订了学生实习相关事宜,建立了学生认识实习、生产实习、毕业实习基地,并在此基础上进一步完善基地的实习管理制度、考评制度、实习课程设置、实习规范等,构建系统的实习教学及管理体系,为课程设计和毕业设计奠定基础,完善和发展采矿工程学科课外实践教学模式,促进采矿工程专业学生综合素质的提高.

建立产学研基地,一方面,在产学研合作育人过程中,可充分利用煤炭企业所具备的实习基地资源和设备资源,强化实践教学环节.另一方面,可从实习单位选配有经验的技术人员参与对学生实习、实验的指导,并及时向学校提供学生实习、实践的综合情况.学生毕业设计选题结合煤矿生产的实际问题进行.毕业设计由相关部门工程技术人员和高校的教师共同指导,充分发挥高校外部的教育资源,为提高采矿专业学生的综合素质创造良好的环境.

（5）针对部分学生积极性不高的问题,采取的做法是：

在现场工程师上课时,保证学生的听课质量.要求带记录本,对重要的图进行手工绘制,养成勤于动手的习惯和积累系统资料的习惯；

由学生来制定下井的具体目标,落实到每一次下井,自己确定下井观察内容；

每个学生分头收集不同的专业资料,形成压力传递机制,让每个学生都要独立考虑、完成属于自己的任务；

每次下井前提出不少于20个问题,提前查资料,在下井前的晚上回答问题,有利于学生下井将书本知识与现场实际生产设计相联系；

按标准评学生作业,实习成绩按优良中差合理分配,认真考核实习质量,使学生自我加压；

实习时让学生总结矿上技术材料,这是学生普遍缺少的技能,同时也正是一项需要培养的重要技能.

(三)理论教学的完善

理论教学方面存在的重要问题是空间想象能力不足.为此近年来通过积

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另外,加强设计指导,经常与学生探讨一些相关问题,使指导具有针对性.

三、小结

通过完善教学方法和培养模式,加快实验室、实习基地和产学研基地建设,有许多学生在省级、国家级刊物发表了高水平的专业文章,课程设计、毕业设计质量也有了明显提高,使学生培养更接近了现场,缩短了学生成才的时间.采矿工程专业学生地下开采空间概念培养研究取得了初步成效.

下一步的工作是：开放模型实验室,反复强化学生的矿井立体概念；建设大型液压加载模拟实验架,提高学生对岩层结构与岩层运动的空间认识；随着计算机信息技术和巷道、采场三维设计技术的发展,进行煤矿井下的立体仿真设计（含动画演示）；利用三维数字电影、四维数字电影演示采矿立体系统等让学生对井下实景有真实感受［10,11］.