采矿工程专业研究方向大全11篇

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中图分类号：TD431 文章编号：1009-2374（2017）10-0225-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.10.113

采矿工程的危险系数比较高，为了确保采矿工程能够安全施工，防止出现采矿安全事故，就应当积极主动地消除采矿工程施工中的一系列不安全技术要素，从而切实保障煤矿生产的安全性。其中采矿工程施工中的一系列不安全技术要素涵盖设备要素、环境要素、生产要素等。当前时期，国内的煤矿企业不断发展，分析采矿工程施工中的一系列不安全技术要素有着非常重大的实际作用。

1 采矿工程施工注重安全管理的价值与意义

所有的工程高效进行的基础和前提都是安全性，因此针对需要复杂技术与较高危险性的采矿工程来讲更是这样。对于采矿工程施工的安全管理工作者需要从根本上明确安全管理工作的价值与意义，这样才可以保证企业发展目标的达成。具体来讲，采矿工程在施工过程中，不但存在较差的矿井作业环境，而且面临比较多的不安全技术要素，倘若难以有效地排查这一系列不安全技术要素，那么非常容易造成安全事故的出现，要么是对采矿工作者的人身安全构成威胁。为此在当前时期的采矿工程施工中，需要以人为核心，时刻注重安全管理工作，这样才可以实现最为理想的经济效益与社会效益，从而与社会发展的要求相符合。

2 采矿工程施工中的不安全技术因素及解决对策

矿产资源是我国社会经济发展的根本所在，随着社会经济发展速度不断加快，各个行业对矿产资源的需求程度也在不断增长，致使我国矿产资源开发强度不断提升，采矿工程建设数量不断增长。但是对我国采矿工程施工现状进行深入调查发现，其中存在很多不安全技术因素，这也是导致采矿工程施工安全事故发生的重要因素。如果不能找寻有效措施解决这些不安全技术因素的影响，必定会对采矿工程施工领域发展造成严重阻碍。结合以上的研究，我们明确了采矿工程施工安全管理的重大价值与意义，为此务必立足于此分析采矿工程施工中的不安全技术要素，且实施有效的解决对策，这样才可以保障采矿工程施工过程的安全性。笔者根据自身的实际工作经验，做出了下面的一些归纳，旨在供同仁交流与借鉴：

2.1 采矿井巷工程施工中的不安全技术因素及解决对策

一是弯道井巷的施工过程中对曲率半径的选择而面临的不安全技术因素及解决对策。在采矿井巷的施工过程中，通常选用12～15米的巷道曲率半径。倘若在其他的运巷，那么会选择的曲率半径是9米。倘若设计太大的巷道弯度，那么会严重地磨损耙矸机钢丝绳，进而会由于断绳而使人受到伤害。倘若应用的属于急拐弯，爆破之后掉的矸石不可以耙彻底，导致巷道的上坡，这就使输送比较容易出现很大的安全事故，因此对于巷道拐弯曲率需要选用的是6米；二是巷道起轨方式面临的不安全技术因素及解决对策。在设计中部车场的时候，存在两种巷道起坡轨的方式，即双道起坡与单道起坡。对于单道起坡而言，具备较小的拔口工程量，可以实现大量财力、物力、人力的节省。对于双道起坡而言，其具备比较大的拔口工程量，要求对固定道岔与弹簧道岔进行增加。单道起坡要求操作者在岔道中间站立且辅助推动材料车正常经过，因此立足于安全视角，需要对双道起坡的方式进行应用。如此一来，能够确保材料车输送的畅通，操作者仅仅需要在打点硐室操作就行，从而避免遭受伤害。

2.2 巷道拓展工程施工中的不安全技g因素及解决对策

一是巷道的高度过小。结合实际需要，对于半圆拱断面的应用，需要确保至少为1.2米的墙高。然而，在操作实践中，不少的巷道墙高并不符合此设计高度，仅仅是1.1米左右。安装高度难以符合实际生产的安全需要，尤其是在巷道架线的过程中，非常容易造成安全事故的出现，为此需要确保至少为1.2米的巷道高度；二是双轨间隔距离太小。根据设计的标准，需要确保至少为1.3米的安全间隔，然而实际上双轨间隔常常不足1.3米，而仅仅是1.2米。由于间隔距离过小，所以非常容易导致操作者受到伤害，为此需要确保至少为1.4米的安全间隔距离。

2.3 采掘工程施工中的不安全技术因素及解决对策

2.3.1 采煤工作面临的不安全技术因素及解决对策。一是反眼头小眼施工中的不安全技术因素和解决对策。在煤层底板的巷道往往依托反眼见煤工作面，在开采的过程中，通常借助双向施工进行，在不间断放炮震动的情况下，面积较大的空顶现象会发生，进而导致垮帮的问题，因此为了解决此问题，需要借助单相施工的方式进行；二是主斜坡的坡度过小。在采矿施工的过程中，需要设计22°的坡度。在回采的过程中，需要重点应用的采煤方法是中深孔采煤法，而无支护的对策被应用于采空区。在主斜坡坡度难以适应煤炭自溜需要的情况下，由于受到经济利益的诱惑，一些工人会冒着风险至采空区出煤，因此在采空区煤块掉落的时候会出现安全事故。鉴于此，在进行施工的时候，为了可以使煤炭自溜，需要保障至少为23°的主斜坡角度；三是设计分斜坡开口与切眼的不安全技术因素及解决对策。在采煤工作面施工的过程中，设计不合格的长度或者是未曾根据设计的顺着正倾斜方向，那么非常容易导致面积较大的垮帮情况，为此务必在正倾斜方向对切眼进行施工，保障适宜的设计长度，并且确保煤层正倾斜方向与切眼的统一性以及主斜坡和分斜坡方向的互相垂直性。

2.3.2 掘进施工面临的不安全技术因素及解决对策。一是设计的改造眼不合格。纵观可采煤层而言，想要实现煤炭回收效率的提升，就需要有效地改造局部的区域。在对改造眼进行设计的时候，应当结合地质与煤层状况加以设计，防止不适当地设计改造眼的坡度、区域、方位等。在进行改造设计的时候，常常仅仅兼顾经济方面的利益，而未曾注重采矿质量的提升，进而会设计25°以上的改造眼坡度。为此，在进行设计的时候，需要设计为不到25°的改造眼坡度；二是对运巷拔口的地方进行选择。由于不合理地设计拔口区域，倘若煤层跟石门相通过，能够设计反拔口与正拔口，选择运巷拔口区域。通常而言，能够选用正、反两种的运巷拔口区域。当然，还应当确保更加详细的错开石门一层煤两侧的开口区域；三是采矿工程施工中人为导致的一些不安全技术因素及解决对策。由于采矿工人缺少安全观念，不能够执行采矿安全规章制度，这会导致违章作业的现象出现，进而造成一些安全事故。再者缺少高效的应急体系与有效的安全防范对策，如果发生一些重大的安全事故，常常较难有效地应付。为此，在采矿的过程中，务必立足于有关的安全手册与安全设计标准，只有如此才可以保证采矿过程的有序性和安全性。

3 结语

总而言之，我国在近年来逐渐加大了对矿物质的开发力度，这就有效地推动了采矿业的发展。而在采矿的过程中，最重要的就是保障采矿工程施工的安全，然而就我国目前的采矿工程施工现状来说，其中还存在很多的不安全技术因素，这些不安全技术因素的存在严重影响到采矿工程施工的顺利进行，因此需要采用合理的应对对策，以解决采矿工程施工中存在的不安全技术因素，从而保障采矿工程施工的安全。在采矿工程施工的过程中因为存在环境问题、操作问题、设计问题等一系列的要素，会导致采矿工程施工不安全技术因素的增加，这会造成采矿安全事故的出现。为此需要根据实际的现状，首先进行科学、合理的设计，其次认真地根据施工操作要求和标准作业，从而真正地确保采矿工程施工的安全性。

参考文献

[1] 王锐锋.探讨采矿工程施工中不安全技术因素及对策[J].科技致富向导，2013，（12）.

[2] 陈海波，姜海峰.采矿工程专业教学改革方向的探讨[J].经济研究导刊，2012，（12）.

[3] 赵迪.采矿工程施工中不安全技术因素及对策[J].科技风，2011，（5）.

[4] 崔晋武.采矿工程对矿井水文的影响与防治水对策

[J].能源与节能，2017，（2）.

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关键词:

采矿工程;施工情况;不安全因素;对策

采矿工程施工属于高危施工作业，为了保证生产过程中施工人员的安全，国家投入了大量的人力、物力、财力，即便如此，在采矿工程施工作业过程中安全事故仍然频频发生，给采矿工程技术人员带来了巨大的挑战。通过提高施工技术降低矿山安全事故发生的概率，是当前采矿工程技术人员主要的研究方向。

1采矿工程生产施工中存在的不安全技术因素以及应对措施

1.1采区巷道施工中的不安全技术因素及其解决对策

我国大型煤矿矿井开拓部署大致经历了两个阶段:第一阶段为煤层开拓部署。受当时技术水平限制，采动压力控制不到位，导致巷道内的维护工作难度相当大，容易出现安全事故，严重地影响了采矿生产施工的进行;第二阶段就是岩巷的开拓方式阶段。为矿井巷道的安全创造了良好的条件，但是其缺点就是基础建设投资相对较大、建设周期相对较长。经过长期的发展，采区巷道的技术方面取得了长足的进步，但是仍存在一些问题。

1．1．1胶轮车运输施工中存在的不安全技术因素和应对措施

1．1．1．1人是重点

众多不确定因素中人的不安全行为是最难控制的，在人员管理上主要从两个方面着手:首先就是车辆司机的管理，在司机的个人素质方面着重进行培训和管理，而司机素质的高低决定着煤矿下井运输的安全与否，是安全管理工作的重点;再有就是其他人员的管理，其他人员主要分为以下三类:①经常与车辆有接触的材料货物装卸人员，载货车辆的装卸工人，要加强其与货车司机的沟通，制定相应的流程制度，明确在货物装卸过程中各个细节过程的交接制度;②车辆经过的区域的作业人员，对于车辆经过区域施工作业人员的管理，要明确通知其车辆经过的时间段，在该时间段上提前做好准备工作，避免与货运车辆的时间冲突，减少车辆经过给该地区的施工作业造成不必要的影响;③车辆经过路线周边路上的行人，对路上行人的管制要明确施工车辆的经过区域和经过时间段，表明警示标志，在车辆经过的时间段设置专人进行现场管理工作，以免出现问题时引起不必要的人员慌乱，造成不必要的损失。

1．1．1．2车是关键

运输车辆的不安全状态也是安全管理工作的重点。在脚轮车的管理工作应从以下几点着手:①对于运输车辆的防爆工作加强检查工作，杜绝脚轮车运输隐患;②对出现故障和出现过故障的运输车辆加强检车工作，规定在固定的时间段对全部胶轮车辆进行检查工作，制定并完善煤炭运输车辆的检修和保养制度;③加强车辆交接工作的管理，在交接班过程中必须保证交接车辆的正常，以进一步明确车辆故障的时间段，严禁存在安全隐患的车辆进入地下井道;④加强车辆的行驶和停放管理工作，对于不合规程的超载、超速等现象进行经济处罚。

1．1．2在开拓巷道过程中的不安全技术因素以及应对措施

在巷道开拓施工过程中，施工预留安全距离不足同样是导致施工中安全事故频频发生的一个重要原因。为了节约投资成本，往往将施工预留安全距离设置成1．3m甚至更小，导致在实际施工作业过程中很容易出现作业人员挤伤的现象。针对此类不安全的技术因素，相关部门应引起特别注意，在设计审核阶段严格控制安全预留距离，设置在1．4m甚至更高，根据实际施工情况确定，以减少施工中挤伤事故的发生。

1．1．3采掘工作面施工中不安全技术因素及其解决对策

1．1．3．1采煤工作面施工中的不安全技术因素以及应对措施

采煤工作面施工中存在的不安全技术因素主要是矿井分斜坡的开口问题和切眼的开口问题，在处理过程中，若无充分的研究分析而确定的相关数据，盲目施工很容易遗留下安全隐患，达到一定条件后会引发安全事故。在施工过程中，要严格控制切眼的长度和方向等关键点(按照正斜方向、在垂直于主斜坡的情况下进行开口)。此外，采矿工程是一项有严谨技术要求的工作，在实际施工作业过程中，对于日常数据的测量和搜集也是十分重要的一项工作。

1．1．3．2掘进工作面施工中的不安全技术因素及其解决对策

掘进工作面中的不安全技术因素主要是指运输巷开口位置设置不科学，导致在运输过程中车辆出现物料、煤矸掉落的现象，对作业人员造成人身伤害，严重影响采矿施工进度。针对这一现象，首先就是在运输巷开口位置的选择过程中(其他开口位置在选择过程中同样应予以注意)，要进行严格的考察，综合考虑确定位置，其次就是预留出一定的安全距离，保证作业人员的人身安全。

2对于采矿工程安全施工的相关建议

2．1落实安全措施

通过对煤矿企业安全事故原因的调查统计中不难发现，大多数安全事故的发生是由于煤矿企业在发展中过分追求经济效益，忽视安全规程，在生产施工中“胆子”越来越大，最终造成严重安全事故的发生。因此，今后在改进采矿不安全技术因素现状的工作中，注重安全规程的落实程度，将执行安全规程制定成强制性措施。

2．2建立健全采矿企业安全管理机制

在采矿工程生产施工中应建立健全安全管理机制，聘请专业安全管理人员定期检查施工区域安全问题或与平行单位组织安全联查工作，互相比较，于存在安全隐患的部位和施工及时进行整改工作，建立和完善“事前、事中、事后”三大安全管理机制，定期对作业人员进行安全培训，全面提高操作人员的安全生产意识和自救意识。

3结束语

在现阶段的采矿工程施工生产活动中，确保作业人员的人身安全是企业发展的重中之重，直接关系企业的经济效益和社会效益，关系到企业的可持续发展。

参考文献:

［1］悦智宇．采矿工程施工中不安全技术因素及解决对策［J］．中国高新技术企业，2015，32．

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当今是经济飞速发展的时代，由于城市规划、人类生产生活等的需求，采矿工程在各国的发展尤为迅速，采矿业年产量、年产值呈现逐年增长趋势[1]。由此可知，采矿工程的发展对于国家发展而言极其重要，但由于采矿工程属于高危行业，采矿安全事故在全球各地区仍持续发生，特别是重大事故时有发生，安全成为该行业面临的巨大挑战[2]。因此，为了减少和避免安全事故的发生，国家在给予采矿工程安全方面极大重视的同时，还提供了大量的资助，因而采矿工程安全形势一片好转。为了使采矿工程有更好的发展前景，国内外许多学者逐渐对采矿工程安全领域展开科学研究，并提出了一系列可行、有效的与安全相关的方法和建议，并以文献的方式进行发表，达到业界成果共享的目的，从而促进该领域的发展。这些研究文献中包含的理论、信息能较为有效地从侧面折射出采矿工程安全方面的状态。但到目前为止，国内还少有学者对采矿工程安全研究领域进行系统而全面的分析，尤其缺乏对采矿工程安全领域热点和趋势分析方面的研究。自2012年5月以来，Google首次将知识图谱应用到其搜索引擎。随后，国内各行业先后兴起运用科学知识图谱方法来分析本行业学科研究前沿和知识发展动态的浪潮，并且先后取得了一定成果。在知识图谱构建过程中需首要解决的是知识的建模及知识的表示方法。刘峤等[3]对当前知识图谱构建技术面临的重大挑战和关键问题进行了总结，李秀玲等[4]提出了一种基于工艺知识图谱的异构CAM（计算机辅助制造）模型的结构化建模方法，孙小兵等[5]提出一种基于知识图谱对bug问题进行探索性搜索的方法，王琪[6]利用知识图谱将国内外大数据领域的研究情况进行可视化分析，对比国际和国内大数据研究热点与趋势上的异同。基于以上总结分析，本文将采用文献计量学的统计分析方法，借助知识图谱分析工具，分析中国2007—2020年间收录在CNKI（中国知网）上有关“采矿工程安全”主题的核心文献。通过对研究领域的时间、作者、机构、关键词等方面进行分析，可视化地展现这15a采矿工程安全研究领域的知识结构和研究现状，并探讨了该领域的发展趋势、研究热点和发展方向，以期为中国采矿工程安全领域的发展提供更直观、清晰、可见的发展局势图，为相关学者后续的深入创新研究提供参考。

1数据来源和研究方法

1.1数据来源

研究选用CNKI为基础数据源，以“采矿工程安全”为主题，对2007—2020年间的数据库文献进行了检索。选取期刊来源均为SCI（美国《科学引文索引》）、EI（美国工程索引）和核心，将数据整理后共得到实用文献503篇。该次文献获取方式均为人工剔除不符合条件的新闻、会议记录、学术报告等形式后得到文献数据，从而使获得的数据更具有代表性、实用性和权威性。

1.2研究方法

主要借助知识图谱分析工具———CiteSpaceV对采矿工程安全领域的核心文献进行可视化分析。该软件适用于分析多元、分时、动态的复杂网络，是新一代的信息可视化技术[6]，也是当今大数据时代高效、有效分析信息最具特色和影响力的软件之一。常用于分析某研究领域的科学知识结构和研究热点等信息。因此，可通过分析文献关键词直观反映关键词之间的内在关联，从而达到研究采矿工程安全领域发展趋势的目的。

2国内采矿工程安全研究的可视化分析

2.1论文产出分析

论文产出是衡量一个学科或研究领域发展状况的重要指标之一，也是该领域知识积累量和成熟程度的标志[7]。图1是2007—2020年采矿工程安全领域研究论文的整体产出图。根据图1中曲线趋势，可将煤矿安全生产研究划分为3个阶段：初步萌芽阶段（2007—2011年）、初步发展阶段（2011—2013年）、快速发展阶段（2013—2020年）。初步萌芽阶段每年论文数量为个位数，该阶段论文年产出总数为19篇。初步发展阶段，采矿工程安全领域的研究热度开始摆脱低迷的困境，持续升温，发文数量明显上升，采矿工程安全逐渐成为安全领域内的关键问题之一。快速发展阶段，采矿工程安全领域的关注度逐年升高，发文量不断增加，采矿工程安全领域的问题受到各高校和研究机构的广泛关注。

2.2作者特征分析

通过对文献作者的分析，可清楚了解所研究领域的开创者，再研究这些作者所写文献里提及的最新成果，不难得到具有代表性的数据[8]。同时，这些作者发表文献的数量在一定程度上可代表一个作者在该领域所研究的深度与广度，因此统计高产作者对于研究这一领域的焦点和发展前景有着非同寻常的意义[9]。根据普莱斯定律，通过计算可知，在2篇的就可以算是高产作者。据统计，2007—2019年高产作者有23位，占作者总数的1.72%，累计46篇，占论文总数的4.57%，远低于50%。因此，中国矿山工程安全领域尚未形成核心作者群。现将2007—2019年发文量为2篇的高产作者统计如表1所示。分析表1可知，最早开始发文的作者是吴超，初始发文年为2007年。高产作者发文量所占比例都偏低，作者数量较多，整体上研究该领域的作者发文量都非常少。因此，中国应加强对采矿工程安全领域的重视程度，加大研究力度，引领各高校、研究机构对该领域进行研究，形成以政府为指引、各高校和研究机构共同研究发展的新体系。通过分析可知，高产作者文献中引用频率最高的是陈文伟2015年发表的《采矿工程施工工程中不安全技术因素和对策解析》，在一定程度上反映了矿山工程发展最主要的障碍是技术因素，如何将这些对策应用于采矿工程安全领域的研究越来越受到相关学者的关注。

2.3机构分析

机构分析可以使矿业工程安全研究领域主要科研力量的分布及其相互之间的合作关系清晰可见，明确得出该领域内具有较高学术影响力的科研机构，从而方便该行业的学术交流[10]。以2007—2020年的论文为基础，以1a为1个时间点，对整理收集的数据进行机构分析。对2007—2020年采矿工程安全领域发文量排名前十的机构进行整理得到表2。分析表2可得，该领域已形成了以安徽理工大学、中国矿业大学、西安科技大学为代表的较为稳定的科研机构，这些机构在一定程度上促进并引领了该领域的研究和发展。此外，山西、陕西、贵州等省份的建设监理方面工作也不断为采矿工程安全生产研究注入新元素。这些研究机构广泛分布于华北、华东地区，说明中国矿山工程安全研究领域受到地理位置的制约，其分布散乱，在研究进展方面，没有充分的合作和交流，同时也能说明采矿工程安全领域相关研究成果和进度与当地经济发展程度有一定的联系。

3研究热点及趋势分析

3.1研究热点分析

关键词可直观展现文献研究内容，是文献计量研究中最重要的一环。对采矿工程安全领域的关键词进行整理分析，可进一步把握该领域的研究热点和发展方向。国内采矿工程安全领域中出现了15个主要关键词，这些关键词所反映的都是采矿工程安全领域的研究热点。根据这些关键词可以将该领域的研究热点主要分为以下三方面：a)生产安全因素研究。关键词中的不安全技术因素、采矿技术、巷道掘进、问题等都是以生产安全因素为主题进行分析研究，说明在采矿工程中安全技术是备受关注的话题。b)安全管理研究。安全管理、施工安全等反映出要提高采矿工程的安全性必定离不开安全管理的配合，要做好安全工作，就必须要高度重视、发挥管理的作用，提高、完善管理系统可减少或避免不安全事故的发生。c)生产技术研究。关键词中出现的数字模拟、绿色开采，说明随着采矿工程的发展，将数字模拟技术应用到该领域的研究方法中将成为越来越重要的研究手段，并且绿色开采的研发将逐渐成为该领域研究者共同关注的焦点话题。

3.2研究趋势分析

为了进一步展现各突变词的变化趋势，统计2007—2020年突变词每年出现的频次，整理出排名前15位的突变词，如表3所示。分析表3可知，根据频次及突变持续时间可将这15个突变词分为以下5种类型：a)突现型。例如数字模拟、矿产资源，虽然频次不高，但在最近3年突然出现并保持一定的数量，对相关的研究具有一定的引导作用，说明在未来一段时间内，结合数字模拟对矿产资源进行新型的规划和研究将成为一个新的发展趋势。b)上升型。例如安全管理，不仅频次高，而且出现以后总体呈上升趋势，说明现有的安全管理系统尚不完善，有待提高。c)稳定型。例如，采矿技术、施工安全、巷道掘进在该领域的研究中基本保持着一定的频率，持续时间较长，属于该领域中持续受到关注的话题。d)下降型。例如对策，频次从出现后的一段时间内持续下降或呈现先增长后下降的趋势，表明这类主题研究的热度正在逐渐减弱或相对成熟。e)消亡型。例如新模式，在2013年首次被提及，却在短时间内消亡，但并不表明新模式不被学者关注。由表3可知，绿色开采其实是新模式开发的最新成果，新模式的研究只是暂时被绿色开采的新理念所覆盖，并没有淡出该领域的学术视野，是专业术语与研究方向的术语转换替代而已。综上所述，未来利用数字模拟、绿色开采等科学技术发展，完善采矿工程安全领域并结合开发新模式的思想潮流将成为新时代的研究趋势。同时，采矿技术、安全管理、巷道掘进等将成为该领域持续关注的重点。结合时展需要，在绿色开采等新概念提出后，如何更好地将新工艺、新模式有效运用到采矿工程安全实践中，将成为更多学者共同研究探讨的新课题。

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跨学科的研究生由于是跨学科报考，备考耗时长和付出努力较多，因此，考上研究生后，由于入校第一年为基本课程和专业课程学习过程，专业课程的学习相对本科的考核手段和方法较宽松和自由，故对研究生的自觉性要求较高，需要发挥自己的主观能动性，在专业基础课程的学习中，主动发现问题并及时和导师进行沟通探讨，这样才能在较短时间内对知识融会贯通。但是，由于研究生阶段有部分本专业的学生，这部分学生对专业知识的学习是属于重复学习，学习可能存在不认真现象，态度的不同对跨专业的学生也有不利的影响，因此，研究生的学习对跨学科的学生自身的约束力有较高的要求。

1.2培养方式的不合理性跨

学科报考研究生已经成为不可忽视的问题，但现行的培养方案为统一的培养方法，研究生第一年统一进行基础课学习，第二年和第三年进入科研完成毕业论文和呈现成果阶段，但是，由于跨学科的学生本科大多没有采矿工程专业理论基础，因此，在统一的培养方案实施下，存在不能明确自己研究方向，科研无从下手的现象。

1.3研究生课程的设置时间不尽合理

由于跨学科研究生缺少本专业基础知识，故大多数的跨学科学生需要进行本科知识的补习，即跟随本科生课堂学习，但是，本专业的研究生课程的学习时间大部分和采矿本科生的主干课程学习时间冲突。另外，采矿工程是一门以力学为基础的学科，因为其的研究对象比较复杂，故所需要学习的力学知识比较多，比如：弹性力学、材料力学、弹塑性力学和流体力学等知识，如果研究生学习基础课时间和本科专业课相互冲突，会极大的限制跨学科学生补习本科的基础知识。

1.4没有明确的研究目标问题

由于跨学科学生没有本专业的知识背景，在研究生阶段既要完成研究生课程的学习，又要对本专业的本科知识进行系统的补习，且还需要参加导师的科研项目，时间相对比较紧张。因此，当跨学科研究生渡过研究生第一年的学习期之后，再无理论上存在的课程学习，在从学习完毕过渡到进行科研的过程，是否已经设定了自己的研究目标，并对其的实现过程有明确的思路，通过笔者和参与本论文完成的在读博士生和相关学生进行交谈，总结出，在这个过渡过程中，跨专业研究生普遍存在焦虑感，一方面，课程学习结束进入无课阶段，另一方面，由于专业知识的缺乏且本科毕业设计绝大部分和采矿工程没有联系，普遍感到茫然。

2.针对以上存在的4个方面的问题提出解决措施

2.1增加学生的自我约束能力

改变学生复试见过导师后进入学习阶段很少能碰到导师的情况，建议导师应该在学生入学后第一周召开见面座谈会，最佳的方式是高年级的研究生、博士研究生和刚参加工作的年轻教师，通过言传身教，使刚从本科考取硕士研究生的学生意识到研究生首要具备的素质和研究生主要的培养目标，缩短学生从刚入学时的新奇茫然转换为有明确目标并为之努力的时间，尤其针对跨学科的研究生，充分了解这部分学生的知识背景，和其一起初步制定学习规划，使得学生懂得研究生的道路任重且道远。

2.2改变培养模式分类教育

针对研究生不分跨学科还是本学科统一上课的问题，笔者认为除过公共课等科目外，专业课授课形式分类教育势在必行，针对不同的学生本科专业的学术背景进行引导，多进行交叉学科的研究。例如：跨学科学生具有化工背景的学生，可以引导学生进行化学方法在采矿中的应用；具有计算机知识背景的学生，可以引导他们进行和采矿相关的软件学习等，弥补跨学科学生本科专业和研究生专业之间的不连续性，这样也可增加学生的学习兴趣，因势利导。

2.3课程设置的时间进行合理的调整

对于跨学科的采矿工程专业研究生来说，打好基础是非常重要的问题，因此，研究生设置专业课的时间应该尽量灵活的和本专业本科生的上课时间进行时间上的互补，这样，跨学科的学生能有足够的时间补习本专业的专业课，对他们的专业知识的增加大有裨益。研究生课程的设置决定着研究生的知识面，针对非采矿专业研究生的课程设置上应充分体现打好基础和建立知识结构体系的特点。

2.4跨学科研究生多和导师、同学进行学术探讨

跨学科的学生在打好专业知识的基础上，应多和导师、同学进行交流，带着问题讨论专业问题，不断地对自己的研究目标和在研究的过程中存在的问题进行定位。例如，学化工的本科生考取了采矿工程专业的研究生，是典型的跨学科研究生，如果导师和学生本人可以找到学科和学科之间的交叉点，不但有利于建立学生的科研知识构架，更可以提高学生的科研兴趣。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）45-0100-03

一、引言

创新是国家和社会持续发展的源动力，国力的富强和民族的复兴取决于创新能力的不断提高。实验教学在培养创新能力过程中尤为重要，其作用不可替代。而且，随着近年来高校的不断扩招和经济形势的影响，高校毕业生的就业形势日趋严峻，用人单位对毕业生的要求也越来越高，不但要求他们具备扎实的理论基础，还要求他们具有一定的实践动手能力。因此，高校要逐渐加强对学生动手实践能力的培养，使学生在增强自身综合素质的同时，能够满足社会的需求。

二、采矿工程实验教学的意义

实验教学是理论学习和实践相结合的中间环节，在本科教学过程中起着至关重要的作用。实验教学相对于课题理论教学具有直观性、探索性、综合性等特点，是课题教学的有效延伸和深化。实验教学形式是多样的，包括演示型实验、操作型实验和创新型实验等，学生可以通过实验教学环节将课堂所学理论知识应用于实践，系统掌握所学知识。通过实验教学环节，可以提升学生的动手能力、创新思维，逐步培养学生的科研意识。采矿工程专业是一门应用性极强的学科，很多重要的理论和方法都来源于工程实际。采矿工程具有以下特点：理论性和实践性相结合、学科应用过程中注重细节、综合交叉性等，这就要求工程技术人员要具有极强的实践能力和分析设计基础，同时能够对工程应用过程中的各系统进行综合考虑，具备系统工程的思维。因此，实验是教学工作中不可缺少的实践环节，对于培养学生的综合素质、实践动手能力和重新思维起着特别重要的作用。

中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院依托国家级实验教学示范中心――“煤炭安全开采与地质保障实验教学中心”，积极开展实验教学改革，在实验教学规划、实验教学改革方案等方面进行了积极的探索和实践。采矿工程实验教学的规划，应在应用创新教育和素质教育并重的理念指导下，紧紧围绕培养具有“科学采矿”意识的高素质创新型人才，逐步完善本科培养方案，加强实验教学和创新实践环节，构建多功能、开放型实验教学平台。

三、实验教学改革的思路和方案

（一）采矿工程实验教学改革的思路

实验教学也要紧紧围绕高校的人才培养目标，注重教育理念和教学思想的创新，坚持以学生为本，注重教学过程和教学质量，不断借鉴和吸收先进的实验教学成果和经验，改革实验教学方法，提高学生的实践动手能力，培养学生的创新意识。加大对实验室的建设力度，加强实验室师资队伍建设和人员培训工作，不断完善、创新实验室管理体制和运行机制，实现教学与科研相结合，形成重点突出、特色鲜明的实验教学体系。中国矿业大学（北京）采矿工程专业为国家重点学科，采矿工程专业的培养目标是：培养掌握固体矿床（煤炭、金属及非金属）开采的基本理论与方法，具有采矿工程技术人员的基本能力，在采矿及其相关领域从事矿山（井工、露天）设计、工程监理、矿井生产与技术管理的高等工程技术人员及科学研究人才。构建的实验教学体系核心内容为“实验类型、实验层次、实验途径、效果评价”，建立了多层次的实践教学格局。根据教学载体和侧重点的不同，将实验教学体系划分为课程实践教学、创新实践教学、项目实践教学、行业实践教学、社会实践教学等多层次递进和整合的实验教学体系，保证专业人才的行业适应性和社会适应性。

（二）采矿工程实验教学改革的方案

以培养具有“科学采矿”意识的高素质创新型人才为目标，逐渐改革采矿工程实践教学模式，完善实验教学内容，创新实验教学方法，构建一个完整的、与课堂理论教学平行的实验教学环境。

1.进一步完善以创新意识和科学精神为中心的“科学采矿”实践教学模式。按照循序渐进、逐渐深化的规律，逐步完善由基础教学、技能学习、实践应用到创造、创新的实践教学模式。在实验教学过程中，引导并组织学生积极参与到具体的生产环节或者科研课题中，逐渐提高学生的科研意识和水平，培养学生“科学采矿”的意识和素质，激发学生学习的主动性和创新思维。引导学生积极参与“大学生创新实验计划”项目，充分利用实验室平台和资源，自主性地设计实验环节，培养学生的创新精神和科学态度。中国矿业大学（北京）采矿工程专业本科生需要参与的创新教学环节分必修和选修两部分，其中必修部分为科研导论课、科研技能实践和大学生创新训练项目，共计6学分96学时；选修部分包括研究性实验项目、学术交流活动、大学生学科竞赛、发表学术论文、科技创新与发明等环节，学分的认定按创新学分认定办法执行。

2.进一步完善开放式的教学环境。采矿工程的很多实验与岩土工程、土木工程等有一定的相似性和关联度，高校在充分利用自有资源的基础上，可以寻求兄弟院校或类似专业的实验室资源。例如一些实验可以联系岩土工程或土木工程类高水平实验室，这样既实现了资源的共享，又能拓宽学生的知识面，逐步打造开放式的教学环境。同时，进一步改善了实践环境和条件，打造了网络化的实践教学平台，使学生通过网络开展一些有特色的实验项目的实践工作。如果条件允许，可以让学生参加国家重点实验室或国家级教学实验示范中心的一些项目和实验，使学生有机会接触一些重大项目的实验环节，以拓宽学生的视野。在实验教学过程中，实行开放式的教学方式，采取灵活多样的教学模式，在必修实验中增加自主实验、独立实验、课程设计、专业综合设计等实践教学环节，重点培养学生的探索精神和科学思维。

3.创新实验教学考核方法，充分发挥学生的能动性。进一步创新实验教学的考核方法，构建多元化的实验教学考核系统，客观、立体地考察学生的实践能力。针对一些演示性的实验，可以在教师的指导下，由学生进行讲解，以增强学生对知识的理解程度。而对于一些操作性的实验，则必须要求学生亲自动手操作，独立完成实验过程，做好实验数据的收集、处理等，并对实验结果进行总结、分析，完成实验报告。在这个过程中，教师主要考察的是学生的实践能力和分析解决问题的能力。在本科教学工作中，要一定幅度地增加实验教学的权重，相应提高实验教学的学分，逐步健全实验教学的考核方法，实行书面考试与实践操作相结合、考试与小论文相结合、采用试题库等方式，充分调动学生的积极性，发挥学生学习的自主性和能动性，充分体现学生的创新思维和实践能力，促进学生成长成才。中国矿业大学（北京）采矿工程专业总学分19分，其中实践教学环节41学分，创新实践环节6学分，非课堂教学所占比重为23.62%。课堂教学环节2510学时，实验教学环节820学时，实验教学所占比重为24.62%。主要的实践教学环节包括公益活动、认识实习、生产实习、毕业实习和毕业设计等，共计28学分。

4.注重毕业实习，实现毕业实习和毕业设计无缝对接。毕业实习和毕业设计都是实践性很强的教学环节，毕业实习是毕业设计的基础和构成。毕业实习阶段，务必要求学生根据教学大纲要求，深入生产一线，熟悉采矿工程的各个流程和环节，对一些生产环节能够实际操作，使学生将理论知识与工程实践结合起来，对采矿工程有直观、全面的认识。而毕业设计作为对采矿知识的系统总结和应用，其实践性不言而喻。在整个毕业设计的过程中，既要强化学生对采矿知识的整体把握，还要求学生掌握好每一个细节，在满足《煤矿安全规程》和《煤炭工业安全规程》的要求下，充分发挥学生的创造性，对整个矿井合理设计。

5.创新实验教学方法和手段。在实验教学过程中，采取分层次的教学方式。第一层次：基础理论和实验技能；第二层次：课程设计和专业综合设计；第三层次：科技创新活动。学生在达到上一层实验教学要求的前提下，获得进行下一层次实验的机会，鼓励学生结合教师的科研项目，自主选题，调动学生的主动性。在必修实验中增加选修性质的自主实验环节，增加课堂外实验的比重，给学生提供自主设计实验的空间，引导学生在实验过冲中自行发现问题、分析解决问题，进而锻炼学生获取新知识的能力。

6.建立“做―学―研”相结合的三位一体实验教学体系。在实验教学实施过程中，充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，针对不同的实验项目，采用“做―学―研”相结合的三位一体实验教学方法，将实验教学和工程实践紧密结合起来，加强对学生实验细节和实验过程的指导，强化学生的实践能力培养，使学生在做实验中学习、在做试验中培养科研能力，进而培养学生的创新理念。

中国矿业大学（北京）的本科生教学起步晚于研究生教学，可以说是在研究生教学的基础上发展起来的，其特点和优势就是师资力量雄厚，教师队伍职称学历高，科研经验丰富，教师的科研项目也比较多，这些基础为本科生开展实验教学和创新研究提供了技术支持和指导，也塑造了良好的学术氛围。在实际操作过程中，选择已经完成的优秀的科研项目，根据本科生的专业基础课进度，将科研项目的部分内容转化为实验教学单元，使学生在重复科研过程的实验中，逐步掌握从事科研的基本技能。“做―学―研”的结合能有效解决传统实验教学过程中教师讲授为主、学生被动接受的授课方式，增加了师生之间的交流，培养了学生的动手能力。

四、结语

实验教学是连接理论学习和工程实践的桥梁和纽带，在培养学生创造、创新环节起着重要作用。采矿工程作为一门实践性极强的学科，其实验教学的改革与创新，需要高等院校的高度重视和大规模投入。在实验教学改革过程中，要紧紧把握“以学生为本”的理念，充分调动学生的主观能动性，不断强化学生的动手过程，逐步培养学生的科研能力和创新精神。同时，积极搭建开放式的实验教学环境，完善实验教学体系，创新实验教学方法，多措并举，齐头并进，促进学生的成长成才。

参考文献：

[1]李震，朱昌平，范新南，等.“3+1”教学模式与学生创新实践能力的培养[J].实验技术与管理，2007，（24）.

[2]王京生.实验教学改革的探讨与创新[J].科技创新导报，2010，（14）.

[3]郑志国，韩志，孟祥宾.关于本科实验教学示范中心建设的思考[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2007，（25）.

[4]熊薇，鲍鸿.以学生为本 完善实践教学体系[J].实验室研究与探索，2009，（28）.

[5]尹仕，肖看，刘志强.大学生科技创新基地育人模式的探索[J].实验技术与管理，2008，（29）.

[6]马植侃，隋旺华，胡德成，李巨龙，刘裕国.中国矿业大学创办钻探专业的47年[J].探矿工程（岩土钻掘工程），1999，（S1）.

[7]翟新献，周英，郭文兵.采矿工程专业人才培养方案优化与实践[J].河南理工大学学报（社会科学版），2012，（01）.

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一、课程构建

专业导论课是指导学生认识所学专业、规划未来发展的向导，对大学新生具有教学、教育的双重功能[1]。采矿专业导论课在帮助学生了解采矿专业基本情况，树立正确的专业思想，掌握大学学习方法和适应大学学习生活等方面具有积极作用。开设采矿专业导论课，可为学生提供了解本专业的平台，拓展视野，在一定程度上激发学习专业知识的能动性，为后续学习专业知识起到“导航”作用[2-4]。课程构建思路和实施步骤如下。开课前做问卷调查，了解学生特点、兴趣方向及对专业的了解。开课之初对专业概貌和课程体系做详细介绍。介绍角度按照理论课和实践课，基础课、专业基础课和专业课等分类进行。阐述对采矿专业学生而言，需要重视力学等基础课学习，也提醒学好英语、计算机等工具类课程。除此之外，可介绍学院本专业的一些特色和优势[5]。根据培养计划、课时和课程开设实际情况，选择若干门采矿核心课程，通过开展系列专题讲座，让学生对采矿专业的特点和学习方向有大致的了解。专题前沿的科学技术可开拓视野，提升对专业学习的兴趣。请学生分别上台展示个人作业和小组作业。个人作业主要谈对专业的理解和对未来大学学习的规划；小组作业主要按照采矿方向选择某一专题进行研究，了解采矿专业涉及的科学技术问题。通过个人展示不仅可以了解学生对专业的理解程度，也能锻炼学生语言组织和逻辑表达能力。小组作业需要团队合作完成，要求学生查阅大量相关文献，能锻炼文献搜索和整理、沟通能力。调研表明，研讨课不同程度提高了学生的认知能力、创新能力、合作能力和主动学习意识[6]。总结部分。对专业学习内容、知识能力培养重点、学习方法及训练途径归纳阐述；对课程后续学习和衔接（包括科研竞赛和专业咨询等）提供一些建议；通过优秀学长的视频和现身说法，了解学长对采矿专业的认识并获得学习建议。在课程结束之前再次进行问卷调查，反馈教学效果，以便后续教学中改进和提高。

二、教学实践

福州大学紫金矿业学院采矿工程专业自2015级开始采用上述导论课授课内容和方法，至2018级已有4届（共计204人）顺利完成该门课程教学实践。与之前主讲教师单纯讲授教材采矿概论相比，课程构建后的教学方法没有固定教材，教师参与人数和授课内容信息量明显增多，学生从文献资料搜集到专题展示文档的整理制作、论文撰写，乃至后期答辩互动，参与感增强，能力提高，取得较为满意的效果。

（一）导论课程调研准备

认真研读和领会福州大学教学文件、紫金矿业学院采矿专业培养计划要求，结合专业认证精神，对该门课程定位。通过开课之前对学生进行的问卷调查，了解学生兴趣爱好、专业选择背景、学习状态、对导论专业的学习期望及今后职业规划等。发放问卷之前提示大家问卷作答要记一次平时成绩，绝大多数学生能够认真作答，达到了预期效果。

（二）采矿专业整体介绍

主要包括课程体系、授课安排、学习资源、学习方法和要求等内容。按照“学什么，为何学，怎么学”问题逻辑展开和介绍。利用2个课时重点介绍主要专业课程及特点（如提醒学生要学好力学课、数学、计算机软件等基础课），学校学习资源和学院教师、实验室及实习基地情况。通过专业整体介绍，一方面，学生初步了解该专业和行业全貌，澄清一些常见错误观念；另一方面，通过横向和纵向对比，介绍该专业学习重点、特色和发展前景，提高了学生的学习兴趣。

（三）设置核心课程专题系列

结合实际，从学院培养计划设置课程中选择8门核心专业课程，即地采、露采、井巷工程、爆破工程、矿井通风、数字矿山、岩石力学与矿山压力与控制，分别邀请8位教师参与，以开设各课程方向专题讲座的形式介绍。考虑学时要求（每位教师分配1个课时），对各位教师讲座内容和时间等做了建议，请各位教师按照导论课程的要求精炼介绍内容，以便于由此汇集成为一门课程。比如，请各位教师按照对各自核心课主要内容知识、理论基础、技术前沿和应用等加以介绍，并对学生今后学习规划和准备事项提供建议，之后留一点时间与学生做互动交流，答疑释惑。

（四）运用翻转课堂加深学生对专业的认识

设置两次课（4学时）翻转课堂，以形成学生和教师的有效互动。通过提前布置个人作业“我的大学我的梦”，让学生主动了解采矿专业的所学所用，畅谈各自对专业的认识及今后学习规划。通过提前布置小组作业，即在前期核心课程专题讲座介绍和各自查找文献资料的基础上，从采矿工程专业有关研究方向和领域中选择某一专题（可以是这个方向或领域的科学理论、方法或应用技术）介绍。无论是个人还是小组作业，课堂主体交给学生完成，教师发挥点评指导和串联引导作用。学生在查找文献资料、团队分工合作及文本制作和展示等环节均发挥了能动性，学习能力得到锻炼，对专业的了解进一步加深和拓宽。

（五）总结提升对专业的认识

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中图分类号：G712 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.04.092

采、掘类专业课程是矿业学院与采矿工程相关的专业开设的必修课程，是体现矿业学校特色和优势的主要课程。通过这些课程的学习不仅使学生了解采矿工程的基本理论、基本概念，更重要的是使学生明确所学专业知识在煤矿生产建设中的实际运用。

1 KD-KJMN-Ⅱ型现代化矿井仿真模拟系统在教学中的运用

矿业学院的学生在采、掘类专业课程的学习中，由于缺少生产实习的经验，对矿井生产系统缺乏感性认识，给专业课程的教学带来很大的困难。中煤职业技术学院引进了KD-KJMN-Ⅱ型现代化矿井仿真模拟系统，很好地解决了这个难题。仿真模拟系统是将采矿工程现场实际情况预先设定、设计出来的按一定比例进行缩小的仿真模型，使人们能够全面看到采矿工程现场的各个方面，具有形象、立体、直观的特点。该系统模型包括了：地面生产系统和井下生产系统。地面生产系统布置在工业广场中，有地面变电所、压风机房、煤仓、选矸楼等，采用综合式布置。井下生产系统包括了：提升运输系统、供电系统、排水系统、压风系统、通风系统等。各生产系统的运行通过中央操控台控制。例如：打开主、副井的提升系统的控制开关，主井的箕斗开始提煤，副井的罐笼开始运行。

图1 KD-KJMN-Ⅱ型现代化矿井仿真模拟系统中央操控台

1.1 仿真模拟系统模拟采、掘工作面的生产情况

仿真模拟系统设计了煤巷和岩巷掘进工作面。煤巷掘进使用综掘机截割刮板输送机转载机皮带运输机。岩巷掘进，着重演示了耙斗装岩机装岩、矿车运输过程。按下操作按钮，掘进设备开始运行。教师通过对运行的掘进设备的讲解，使学生较好地理解煤巷和岩巷的掘进工艺。模拟系统在采煤工作面的布置中，井田西翼布置了“走向长壁式综采和综放工作面”，东翼布置了“倾斜长壁式工作面”。按下按钮，滚筒采煤机开始沿刮板输送机运行采用“前顶后底”的割煤方式，前滚筒为右螺旋，沿顶板割煤、后滚筒为左螺旋，沿底板割煤，采煤机落煤、装煤、刮板输送机运煤，不同的采煤方法采用了不同的支护方式。通过老师的讲解和现场观看，学生对普采、综采和综采放顶煤的采煤方法和采煤工艺有了充分的感性认识。

1.2 仿真模拟系统模拟矿井通风系统

在矿井通风系统的模拟中，它通过声、光、电的形式模拟进、回风流的流动路线，清晰明了。通过绿灯的闪烁来表示进风流前进的路线，桔红灯的闪动路线为乏风行进路线。启动通风按钮，绿灯闪烁，新鲜风流由副井进风经主要运输大巷采区石门轨道上山溜子道采煤工作面材料道采区回风石门回风大巷风井。如果打开反风开关，反风风流通过桔红灯的运动指示风流的行进路线，进风井变成了出风井。通过观看，学生对矿井通风的方法和通风方式以及工作面的“U”型通风系统一目了然，提高了感性认识，取得较好的教学效果。按下“三专两闭锁”按钮，局扇运转，采用压入式通风，模拟系统的瓦斯报警仪在掘进工作面瓦斯浓度达到1.0%时，发出警报声和灯光。使同学对《煤矿安全规程》规定：当掘进巷道中瓦斯浓度达到1.0%时，低浓度瓦斯传感器自动报警；当瓦斯浓度达到1.5%时，瓦斯断电仪自动断电。有了较深刻的认识。

通过现代化矿井仿真模拟系统的演示，提高了对煤矿生产的感性认识，补充了学生没有煤矿认识和生产实习的缺点。因此若要提高采、掘类专业课程的教学质量，应转变课程教学大纲，增加矿井仿真模拟系统模型课时。即教师通过形象直观的模型向学生讲解比较难懂、抽象的采、掘类专业的理论，以及知识重点、难点。形象的矿井仿真模拟系统模型与抽象的理论相结合，可使课本上的理论的知识不那么枯燥、乏味。

2 运用多媒体教学

多媒体教学课件运用到教学中丰富了教学方法和手段，仿真模拟系统虽然使学生能够较全面看到采矿工程现场，具有形象、立体、直观的特点，但在具体的采煤工艺、掘进工艺、通风方法和方式表现上不够细致和全面，仿真模拟系统更注重对各生产系统的宏观认识。为此，我院引进了“和利德”教学仿真系统教学软件，很好的弥补了这些不足。它从微观上较好诠释了各具体专业的生产工艺、机械操作和检修方法。该教学软件利用语音讲解、“3D”的动画演示，形象、生动的将28个常用工种专业知识进行了介绍，和教材形成无缝衔接。如（图2、3）：煤矿安全技术可视化仿真系统在对综采工艺进行演示使，通过语音讲解、“3D”的动画演示，形象生动地介绍了双滚筒采煤机端部割三角煤的进刀方式进刀方式，沿工作面双向割煤、装煤，刮板输送机运煤，综采工作面液压支架单架连续移架方式及各工序的配合。

图2综采工作面双滚筒采煤机割三角煤的进刀方式

图3综采工作面综采液压支架单架连续移架方式

教学仿真系统教学课件还模拟了综采机械设备的操作练习和检修，例如：课件先演示正确的滚筒采煤机的操作方法。学生观看后可以操作练习，只有操作步骤正确采煤机才开始运行，使他们在学习的同时就独立进行练习，更加贴近了实际生产。

3 利用实习车间进行教学

现代化的教学要求理论和实践相结合，中煤职业技术学院倡导一体化教学方式。一体化教学符合实践、认识、再实践、再认识的过程。技训科的实习车间给采、掘类专业课程的教学提供了实践的平台。通过KD-KJMN-Ⅱ型现代化矿井仿真模拟系统在采、掘类专业课程教学中的运用，学生对矿井的生产系统有了宏观的认识，利用课堂讲解结合“和利德”教学仿真系统课件“3D”的动画演示，学生已经较好地掌握了相关专业的知识，再利用实习车间实习设备，如：双滚筒采煤机、可弯曲的刮板输送机、自移式的液压支架、综掘机等设备实际运行使学生从实际生产的视角学习采、掘工序在生产中的配合，并对机械设备的操作、结构、检修进行必要的讲解，将达到事半功倍的效果。

4 结束语

教师应加强科研工作，增进实践教学工作，不断改进教学方法和教学手段，积极进行教改、增长敬业精力，将科研成果渗透到实践教学中，转变原有的传统理论教学模式，全面提高专业课程的教学质量。

参考文献：

[1]汪理全.矿业工程概论[M].中国矿业大学出版社，2004.

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既然专业学位目标是培养既具备丰富理论知识，又能够理论联系实际切实解决企业或社会中实际问题的高层次专业人才，那么在课程设置上就更应该突出专业性、实践性和前沿性。矿业工程是一门实践性和系统性很强的专门学科，采矿工程本科生不仅需要系统学习煤矿开采的专业基础知识，而且必须经历三个实习（认识实习、生产实习、毕业实习）和两个设计（采矿学课程设计、毕业设计）等实践教学环节，这些实践教学环节主要强化学生对专业基础知识的感知和应用。然而现行的专业学位研究生课程体系没有针对专业学位的培养目标单独制定，而是基本沿用学术型研究生的课程体系，整个课程设置偏重于理论研究，实践导向性偏弱。由于缺乏实践教学环节，学生的专业实践学习基本依靠参与导师的科研项目来获得，而导师的科研项目又因人而异，研究方向和项目类型也有较大不同，这使得专业学位研究生的专业实践能力很难获得较为全面和系统的培养。此外，目前矿业工程专业学位研究生的本科教育背景参差不齐，跨专业学生占有相当大的比例，虽然按规定需补修《采矿学》和《矿山压力及岩层控制》这两门专业主干课，但由于缺乏先修课程的相关知识储备，课堂教学效果并不理想，造成这些跨专业学生的专业基础反而薄弱，就业后甚至难以胜任基本的煤矿生产技术管理岗位。

1.2“双导师制”培养模式形同虚设

为充分利用校内外人才资源，提升专业学位研究生指导教师队伍的整体素质，国内高校普遍采用校内导师与校外导师相结合的“双导师制”培养模式，其中校外导师一般以兼职形式聘请一些企事业单位的高级技术人才。就矿业工程专业而言，校外导师普遍聘用国内大型煤炭企业的高级技术管理人才，但在实际运作过程中，由于这些校外导师对煤矿安全生产负有直接责任，不仅有繁重的企业事务需要处理，而且在现有煤炭企业安全生产管理制度下很难有时间来高校对学生进行指导。加之现行的校外导师津贴制度并不合理，造成校外导师对指导工作积极性并不高，对专业学位研究生的指导任务不得不更多的由校内导师承担。由于校内导师工作以科研和学术研究为主，在指导专业学位研究生时习惯性地侧重理论研究，在一定程度上也影响了专业学位研究生实践能力的培养。

1.3部分学生的功利心理在一定程度上影响了专业学位教育的发展

上世纪90年代国内煤炭行业萎靡不振，在煤炭企业技术人才大量流失的同时，煤炭高等教育也步入低谷，采矿工程专业本科生生源严重不足，研究生培养更是勉强为继。从2002年起随着煤炭形势持续好转，我国国有大中型煤炭企业在加紧新建矿井建设的同时，利用中小煤矿资源整合政策兼并重组了大量矿井，那么就形成了巨大的人才缺口，使得煤矿主体专业本科生就业率接近100%，薪金水平持续攀升。在这种经济利益的驱动下，大量考生为获得高额的劳动报酬而选择跨专业报考矿业工程专业学位研究生，与热门专业相比不仅报考人数上丝毫不逊，而且考生专业竟然涵盖了除医学、军事学之外的10个学科门类。众所周知，煤炭行业既是一个艰苦行业，也是一个高危行业。一方面由于这些学生对煤矿工作的艰苦性和危险性缺乏足够认识，一旦煤炭行业进入低谷期，从业人员薪酬大幅降低的时，他们对专业知识学习的欲望已不是那么强烈，转而准备报考公务员或者继续踏上形形的求职之路，而非专心致志地准备毕业论文；另一方面，由于部分学生专业跨度很大，专业基础过于薄弱，难以适应现有工学人才的培养模式，通过两年的学期只能勉强达到专业学位最低要求。因此，这种功利心理在很大程度上降低了专业学位研究生的培养质量。

2.矿业工程专业学位硕士存在问题的解决对策

2.1调整和优化专业学位研究生课程体系

针对矿业工程专业学位研究生培养目标，应从以下几方面对现有课程体系进行优化改革。首先，对跨专业学生增加矿业工程通识教育先修课程，课程内容应涵盖煤矿地质、矿井设计、采煤方法及工艺、通风和矿井灾害防治等方面，使学生能够了解和掌握煤矿开采领域的基本问题。在此基础上，续修《采矿学》和《矿山压力及岩层控制》课程，对学生专业基础进行强化。其次，将跨专业学生全部纳入采矿工程本科毕业设计团队，全程参与本科生毕业设计实践教学环节，既有利于专业学位研究生对专业基础知识的梳理和应用，又能辅助指导教师加强本科毕业设计质量的管控，实现本科生、研究生培养质量双提高。第三，由于本专业学生在本科生期间已经系统学习了煤矿开采的专业基础知识，对这部分学生应着重加强专业实践能力的锻炼，在课程设置上一方面采用专题讲座的形式定期邀请国内外专家围绕采矿工程学科前沿问题进行学术交流，每个专题讲座应保障足够时间，避免出现类似学术会议走过场的形式—“老师讲不清、学生听不懂”；另一方面充分利用校内的国家重点实验室、国家工程中心等国家级学科平台和与国内高水平企业联合构建的产、学、研平台，提高专业学位研究生的实践教学条件，全面强化专业学位研究生的实践能力。

2.2调整优化专业学位研究生学制

按规定全日制专业学位硕士培养实行弹性学制，导师可根据学生学习情况要求在校学习时间为2年或3年，实际上普遍执行2年学制。但从现有的培养计划看，专业学位研究生一年级主要进行课程学习，二年级第1学期忙于找工作，第2学期忙着做论文，专业学位研究生专业实践能力很难得到充分培养，尤其是跨专业学生。结合目前专业学位研究生的教育背景，对于本专业研究生可沿用2年学制，跨专业学生沿用3年学制。

2.3加强专业导师队伍建设

目前，专业学位研究生采用校外导师与校内导师相结合的“双导师”制培养模式，其初衷是充分利用校内外人才资源，尤其是校外导师的实践优势提高专业学位研究生实践能力，但实际实施过程中存在的一些问题可从以下几个方面进行改进：

2.3.1建立完善的校企联合培养机制和激励政策

目前，矿业工程专业学位研究生校外导师的联系、确定主要依靠校内导师牵线搭桥，虽然经学校审核后颁发聘书，但学校对校外导师缺乏行之有效的奖惩机制，换言之学校对校外导师的约束力有限。因此，通过建立完善的校企联合培养机制，将校外导师管理纳入到校企联合管理的范畴中来，增加其工作的责任感和使命感，同时从企业层面允许校外导师临时脱离煤矿生产管理工作，全身心地投入专业学位研究生的培养。此外，还应建立有效的激励政策，对校外导师指导津贴、职称评定和奖励办法制定相关细则，从物质方面和精神方面充分调动校外导师工作的积极性。

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作者简介：王少勇(1983—)，男，山东烟台人，博士，工程师，主要从事采矿工程实验教学与管理。

随着我国矿产资源开发的不断发展，高校内部的矿业工程实验室也需要紧随矿业发展的新趋势，加大对专业性人才的培养力度。高等学校的专业实验室是实验教学、科学研究的重要基地，其教学内容更贴近专业领域、紧跟学科发展[1]。相应的实验课程内容的改革在矿业工程方面也如火如荼，随着近年来以计算机技术为代表的新技术不断引发行业的创新发展，新型技术的介绍与推广将有助于采矿专业本科生更好地了解矿业发展新形势，有利于专业人才的培养[2]。北京科技大学近年来关注矿业发展的最新动向，在矿业工程实验课程中引入更多的技术热点，在实践中取得了一些改革的宝贵经验。

1矿业工程实验课设置

矿业工程实验室依托采矿工程国家重点学科，是“金属矿山高效开采与安全”教育部重点实验室的重要组成部分，拥有自由开放的学术氛围和国内领先的研究方向。我校矿业工程除了在传统领域保持进步外，近年来也在膏体充填、溶浸采矿等领域持续投入。实验教学相比于理论教学让学生更主动地参与实验当中[3]，有助于学生实践能力和创新能力的培养。实验课程内容涵盖了我校优势专业，保证了学生全面发展的可能性，确保了学习内容的系统化、多样化。

1.1通风实验

本实验目的在于让学生掌握作业环境有害因素、通风风流流速、通风除尘系统运行检测方法、原理、仪器使用操作。具体实验内容包括以下三个方面。

1.1.1风流点压力及压差的测定

了解压差计、皮托管的构造原理，熟悉使用皮托管、压差计测定实验风筒内风流的静压、动压、全压及压差的方法。全面理解抽出式、压入式通风过程中静压、动压及全压三种压力之间的关系。

1.1.2风流速度和速度场系数的测定

用风表测定点速、巷道内平均风速、实验风筒内风流某断面上速度场系数。

1.1.3通风机性能测定实验

通风系统使用一台离心式小型通风机，其进风口连接风筒，采用抽出式通风，即在风筒入口附近特定断面I上测出风流的相对静压，用此值换算风速和风机进口的动压，在风筒断面II上测出风速的相对静压，用以求算通风机的有效静压。

1.2特殊采矿技术实验

通过此实验帮助学生了解溶浸采矿新技术、新工艺，对溶浸采矿技术的基本方法、原理、工艺流程、设备、设施。实验内容共分为两个部分：首先进行堆浸渗透性实验，了解堆浸工艺流程，学会测试矿堆的渗透性，了解浸出率、酸耗的测试方法。其次进行搅拌浸出实验，熟悉溶浸采矿实验室搅拌浸出实验的全过程，包括矿样处理和制备、天平的使用、溶浸液的配置、浸出液的分离、pH和En计的观察和使用等。

1.3金属矿产资源与开发技术实验

金属矿产资源与开发技术实验有助于新生了解矿业发展的新技术、新进展，初步掌握金属矿产资源开采的基础理论和技术手段。实验包括以下两方面。

1.3.1膏体充填实验系统认识

观察与描述膏体充填系统各组成部分，亲自制作膏体料浆，感受膏体的形态，并测试膏体的流动性指标。

1.3.2无轨运输设备模拟培训系统认识

认识无轨运输设备模拟培训系统构成，并上机操作无轨运输设备模拟培训系统。

1.4矿山地质学

通过矿床地质学、各类矿床主要特征、矿床水文地质与工程地质、矿产勘查与矿山地质工作等内容的系统学习，使学生初步掌握各类矿床的地质特征、成矿条件以及开发中的工程特征；掌握地下水基本知识和矿坑地下水的预测与防治方法；掌握地质勘查和矿山地质基本工作方法；能够读懂各种地质图件。

1.5散体动力学与放矿实验

通过实验教学，使学生能了解松散矿岩体介质的物理力学特性，掌握矿石回收指标与采场结构参数之间的关系，熟悉离散元颗粒流数值模拟软件建模和分析过程，从而能对崩落矿岩运动机理和规律有一个基本的了解。

2实验课程体系实践与完善

近年来，为了响应国家智能化采矿的战略需要，在实验课程中增加了很多计算机模拟课程，我校矿业工程在以下方面开设计算机模拟课程，具体包括：

2.1数字矿山技术实验

通过应用矿山专业软件，将采矿学基本理论与计算机相结合，使学生掌握先进的矿山设计方法和设计理念。使用Surpac、3DMine软件进行露天、地下矿的设计，学会并掌握地质数据库、地质模型、统计与地质统计、品位模型、露天采矿和地下采矿设计等内容。

2.2矿山安全技术及工程实验

本实验通过实验教学使学生了解井下人员定位系统的组成，掌握井下人员定位系统的工作原理，熟悉尾矿库在线安全监测系统的组成及工作原理，从而能对矿山安全技术工程有一个基本的了解。主要包括以下实验内容。

2.2.1井下人员定位系统教学实验

开展井下人员定位系统的实地演练，分别模拟下井人员与地面控制人员，操作软件查看“井下人员”定位信息、下井考勤信息等。

2.2.2尾矿库监测数字化教学实验

了解尾矿库在线安全监测系统各组成部分，学会操作尾矿库在线安全监测系统，分析位移、浸润线随降雨量的变化规律。

2.3矿山运输与提升实验

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1. 来稿要求及注意事项

    1）来稿应主题突出、论点明确、论据可靠、数据准确、语言精练，在科学和学术上具有创新性。

    2）论文组成 包括：题目、作者姓名、作者单位（具体至院、系、所）、所在省市及邮政编码、摘要、5～8个关键词（以上均需用中、英文表述）、中图分类号、第一作者简介、正文、参考文献。

    3）题目 应反映文章主要内容，一般不用副标题，不超过20个汉字，避免使用非公知的外文缩写。

    4）摘要 应包括研究对象（目的）、研究方法或手段（所用仪器设备、材料）、结果和结论，200～300字为宜。

    5）第一作者简介 包括作者姓名、出生年、性别、籍贯、职称、学位、博导、院士及专业研究方向。

    6）图形 应清晰、精简（一般不超过6幅）、自明，图中文字、符号和数字应与文中表述一致，应有中、英文图序、图题。

    7）表 应精选，其内容不应与图形表述重复。一律采用三线表，不用竖线和斜线，同一物理量的有效位数应相同。应有表序和中英文表题。

    8）公式 数学公式应正确无误，推导过程严密，数据准确、可靠。所采用的量、单位和符号应符合国家有关标准，第一次出现的量符号应给出物理意义。易混淆的英文大小写、英文与希文、数字与字母、上下脚标的位置高低应有明显区别。

    9）参考文献  参考文献应多于10篇，按在文中引用的先后顺序标注（加方括号），并在文末按顺序列出。作者、译者、编者不超过3人时全部写出，中间用逗号分隔；超过3人时只写前3人，后加“等”。外国人名亦采用姓前名后的方式书写，名用缩写，且不加缩写点。未公开发表的资料不能作为参考文献，只能以脚注的方式标明。对非英文文献（仅指期刊论文），先列出原文，再另起行抄录其英文译文。

    10）本学报优先发表省部级以上基金项目资助的论文。得到各类基金项目资助的论文，应在论文首页标注（基金名称、编号）。

    11）来稿文责自负，请勿一稿多投。

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1、除尘装置结构与原理

瓦斯抽采是当前在煤矿治理瓦斯灾害的重要方法。瓦斯抽采要以钻孔为前提，打钻常常使用湿式打钻方法，但由于受到条件约束，有时使用干式打钻，因此需要安装除尘装置。本研究提出干式除尘装置-滤布式重力沉降室除尘装置。

图1 所示为滤布式重力沉降室原理图

滤布式重力沉降室在孔口安装一个箱体，箱体可以是柔性箱体，也可以是带网孔的刚性箱体。如果是柔性箱体，那么柔性箱体由抗静电除尘布制作；如果是带网孔的刚性箱体，那么箱体内衬垫抗静电除尘布。抗静电除尘布有很强的透气性，箱体下部有一个开放的煤渣下落口，煤渣下落口与抗静电布筒连接，布筒可以卷边，使布筒的长度具有可调性，布筒的下出口直接与巷道底板接触。钻孔时，将煤岩渣和矿尘混合物排出。混合物进入沉降室，一方面，较大颗粒的煤渣由于自身重力作用向下沉降，较小的煤尘受到气流的作用向四周扩散，气流绕过滤布纤维向外排出，煤尘与滤布纤维碰撞被捕获。另外，为便于某些使用高压风流排渣打钻，所以在，滤布式重力沉降室上部设置一个小出口，可以将高压风流引至其他水雾除尘装置进行处理。滤布式重力沉降室是利用滤布出风不出尘的功能进行除尘。

图2 所示为滤布式重力沉降室装配图

2、颗粒单元除尘机理

滤布式重力沉降室滤布除尘机理可看作为颗粒除尘机理，其机理是：含尘气体进入除尘装置后，矿尘通过与水滴和过滤球之间的某些作用被消除。我们把水滴和过滤球看作球形颗粒单元，其除尘原理相似。含尘气体经过球形颗粒单元时，由于气体绕流作用，气体会改变方向绕过颗粒单元向前流动，而矿尘由于惯性、截留、布朗运动以及重力等作用不能或难以偏离原来的运动方向，从而撞在球形颗粒单元上被捕集，如图3所示为球形颗粒单元的除尘原理图。

图3 颗粒单元除尘机理

3、滤布式重力沉降室除尘装置模拟分析

煤尘在滤布式沉降室内部进行分离，通过FLUENT软件模拟分析沉降室内部流体流动情况。

FLUENT是一个模拟流体运动的软件，网格具有灵活性，可以支持多种网格，可以随意使用使用不同网格来划分复杂的区域，可以模拟梯度较大的流场，它具有不同的计算模型，采用离散数值方法，可以求解较复杂的流体流动。

FLUENT处理多相流体的模型有Euler模型、Mixture模型、和VOF模型，Euler模型可以模拟多相流动。本研究属于气固两相流体，因此采用Euler模型。气固两相流常采用k-e方程进行计算。

3.1模型建立

图4 模型图

建立模型，如图4所示。

3.2模型说明

①为便于分析，将钻杆忽略，并把沉降室轴向外端口和底部设计封闭；

②在建模时，把流道空间以外的部分认为是理想的绝热墙，不考虑热交换以及与壁面的能量交换；

③在使用GAMBIT建模时，因为考虑过滤布的建模困难，所以利用GAMBIT里的多空介质模型进行建模，把过滤布认为是均匀多孔介质，并简化滤布；

④含尘气流在沉降室内属于气固两相流，流速较低，视为不可压缩流；

⑤边界条件：上端出口表压为大气压，另外煤尘颗粒直径设为0.02mm，密度为1400，体积分数为5%，风速4m/s。

⑥因此在使用fluent模拟时采用湍流模型设置各个参数，该模拟采用Euler模型、k-e方程进行模拟。

3.3模拟结果分析

图5、图6模拟得到煤尘的速度矢量图和速度云图验证了滤布式沉降室的流体运动过程，并由此可知：

（1）煤尘颗粒进入滤布式沉降室后，大部分煤尘会往下沉降，部分煤尘处于悬浮状态。

（下转第457页）

（上接第455页） （2）较大直径的煤尘进入滤布式沉降室后，在自身重力的作用下克服了气体的升力作用会往下降落，部分小直径质量轻的煤尘克服不了上升力作用会在往上飘出或处于悬浮状态。

以上模拟验证了沉降室的流体运动过程，验证了大部分粉尘会往下降落，部分粉尘处于悬浮状态或下降，只有小部分会从上出口飘出。

4、滤布式重力沉降室工业性试验

本滤布式重力沉降室曾在山西阳煤集团多个矿井进行了工业性试验，取得了较好的效果，后经引用至贵州安强煤矿进行工业性试验。试验通过使用CCX1000型直读式测尘仪测试含尘气流进入滤布式重力沉降室的前后矿尘浓度比较，得到以下数据。

从表1中可以看到，含尘气流未经过滤布式重力沉降室前的矿尘平均浓度为370mg/m3，经过滤布式重力沉降室后的平均浓度为23.1mg/m3，除尘率约为93.7%。测试结果说明了安装滤布式重力沉降室后能够有效降低矿尘浓度，达到较好的除尘效果。

表1 粉尘浓度监测表

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

5、小结

本文经过设计了干式除尘装置-滤布式重力沉降室结构，进行了理论分析和数值模拟验证了滤布式重力沉降室的除尘特性，并通过工业性试验，验证了滤布式重力沉降室除尘率达到93.7%，能有效降低矿尘浓度。

6、展望