采矿技术论文大全11篇

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二、煤与瓦斯共采技术的理论基础

限制我国高瓦斯矿井井下瓦斯抽放的原因,主要是煤层的低渗透率和高可塑性,使得沿煤层打钻孔困难,煤层采前预抽效果较差。由于我国含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙系统遭到破坏,塑变性大大增强,因而成为低透气性的高可塑性结构,这使得地面钻孔完井后采气效果差,水力压裂增产效果不明显。而且煤层普遍具低渗透率,一般在0.0000001×0.000001μm²范围内,水城、丰城、霍岗、开滦、柳林等渗透率较好的矿区也仅为0.1×10ˉ³--1.8×10ˉ³μm²,这一特点决定了我国地面开发煤层气的难度很大。鉴于此,我国煤层气开发生产的重点应放在井下,利用井下的采掘巷道,并尽量利用煤层采动影响,通过打钻孔和其它各种有效技术强化煤层的瓦斯抽放。同时,应进一步研究和不断完善提高煤层渗透率的技术和钻孔技术,研究提高气体质量的技术,研究井下煤炭与瓦斯的协调开采配套技术以及煤矿瓦斯利用技术,使之与井下煤层气开发产业配套,实现煤与瓦斯的安全共采。现场测定和实验研究表明,不论原始渗透系数怎样低的煤层,在采动影响煤层卸压后,其渗透系数会急剧增加,煤层内瓦斯渗流速度大增,瓦斯涌出量也随之剧增。因此,只要合理布置钻孔位置和其它相关参数,完全能够高效地实现瓦斯抽放。

三、煤与瓦斯共采技术的研究现状

我国的煤层甲烷研究开始于50年代煤矿井下的瓦斯抽放,其中抚顺、阳泉是抽放量最大的矿区。目前,我国已有123个矿井建立了井下瓦斯抽放系统,年抽放量达6亿m³,抽放瓦斯利用率达80%,但井下瓦斯的抽放率很低,只有20%左右.60年代到70年代,一些高瓦斯矿区抽放的瓦斯气体即可投入民用和小规模的工业利用。70年代末期开始了矿井地面瓦斯抽放工作,主要集中于抚顺龙凤矿、阳泉矿、焦作中马村矿、湖南里王庙矿,并进行了压裂实验,但是效果不佳。80年代初期,国内开始进行煤层甲烷相关资源研究。“六五”期间,煤炭、石油以及地质等行业通过国家重点科技攻关项目对国内煤成气资源进行区域性评价和基础理论研究。随后,国家“七五”科技攻关项目设立了“我国煤层甲烷的富集条件及资源评价”专题,取得了对中国煤层气资源状况的初步认识。华北石油地质局1986年在唐山地区开展了煤层甲烷勘探开发实验和工艺技术研究,并进行了“煤层甲烷评价与开发利用状况”调研。1989年,第一次“开发煤层气研讨会”在沈阳召开,标志着煤层甲烷从“瓦斯灾害”到“优质能源”的认识转变、从“井下抽放”到“地面开发”的技术转移。“八五”期间,国家科技攻关项目设立了“有利区块煤层吸附气开发研究”专题。此后,煤层甲烷的研究重点转移到了开发工艺攻关上。1992年,联合国开发计划署通过全球环境基金资助我国开展了“中国煤层气资源开发”项目,1993年又资助了“中国深层煤层气勘探”项目,对中国煤层气的勘探开发起到了巨大的推动作用。1996年,一批有影响的研究项目和规划相继完成,如原煤炭部计划项目“全国煤层气资源评价”、国家计委Ⅰ类资源勘查项目“中国煤层气资源评价”、国土资源部地质调查项目“全国煤层气综合规划研究”、原石油天然气总公司“九五”科技攻关项目“煤层气选区评价与配套工艺技术”、国家“九五”科技攻关项目“新集浅层煤层气示范开发成套工艺技术及专用装备研究”等。到目前为止,对全国范围内的煤层气资源、分布、储层特征取得了基础性认识,基本明确了煤层气开发的有利地区。但是由于我国的煤层地质现状(地质条件复杂,构造煤发育,瓦斯含量高,瓦斯压力低,渗透率低等),煤层气的地面开发并不能很好解决井下瓦斯问题。现阶段,井下瓦斯抽放方法很多,例如,掘前预抽、边掘边抽、采后抽取、卸压瓦斯钻孔抽取、以及开采层、邻近层、采空区瓦斯抽取等等。因此,如何将井下瓦斯抽放与地面煤层气开发协调地结合起来,更好地实现煤与瓦斯共采,就成为一个值得深思的问题。总之,我国煤与瓦斯共采的研究开发取得了很大进步,但也存在许多有待于进一步研究和解决的问题。

四、煤与瓦斯共采需要解决的关键问题

（一）深入的理论研究

利用采动卸压场与裂隙场增加煤层瓦斯的解吸速度与煤岩的透气性,实现矿井煤与瓦斯双能源开采的思想提出来已经有几年了,按照这一技术思路,我国相关大学和企业进行了必要的研究和工程实践,取得了一定的成果,但是总体上,理论研究有落后于工程实践的趋势,今后在理论上需要解决的主要理论问题有：

1、采动裂隙场的透气规律研究

经过多年采矿学者和技术人员的研究,目前对于采动卸压场和裂隙场的范围已经有了相对成熟的成果和研究手段,研究的技术思路上也相对成熟,有经验的学者已经能够估算出采动卸压场和裂隙场的范围以及随采动影响的变化规律,这对于裂隙场卸压抽放瓦斯具有重要的指导作用。但是对于裂隙场内岩体的破裂情况及破裂分布尚没有相对成熟的研究成果,对于瓦斯气体在裂隙场内的解吸、扩散、渗流等规律以及裂隙场内的透气性等还有待进一步研究。

2、瓦斯浓度分布规律研究

进行煤与瓦斯抽放时的一个重要问题就是要掌握高浓度瓦斯的分布规律,为抽放工程设计提供理论指导。目前需要深入研究的有卸压带、采空区、上覆岩层裂隙场内等不同瓦斯浓度的分布规律,以及它们随着工作面推进以及风量变化等的动态变化规律。

3、瓦斯抽放时的流动规律

主要研究采空区和裂隙场内进行不同压力抽放时瓦斯流动规律、瓦斯气体与裂隙岩体的耦合相互作用规律,研究原始煤体、卸压带与裂隙带内瓦斯抽放过程中固体煤岩物理力学性质的变化,尤其是抽放过程中透气性变化规律等,这些工作需要大量的室内试验和研制专用的试验设备及大量的现场观测与试验研究。

（二）增加和稳定抽放的瓦斯浓度

在原始煤体中进行预抽放的瓦斯体积分数可以达到30%以上,但是由于原始煤岩的透气性低,抽放难度较大,且一般只能抽出煤层瓦斯的20%--30%,煤体中还残留大量瓦斯。在高位裂隙带内抽放的瓦斯体积分数可以达到20%以上,这两部分抽出的瓦斯浓度相对较高,具有利用的前景和可行性,而且目前大部分也进行了利用。在煤层卸压带内和采空区抽出的瓦斯体积分数一般均低于20%,大部分为13%--15%,这主要是由于卸压带内煤岩破裂、空气渗入,采空区顶板垮落,大量空气混入等原因,对于这些相对浓度较低的瓦斯输送、利用和安全保障技术等还需要进一步研究。

（三）低浓度瓦斯利用与提纯

除了原始煤层中预抽和高位裂隙带内抽出的瓦斯浓度相对较高外,采空区、卸压带内抽出的瓦斯浓度相对较低,巷道风排的瓦斯浓度更低,但是这些低浓度的瓦斯量很大,一般会占瓦斯总量的50%以上,如何安全利用这些低浓度瓦斯,一直是瓦斯作为能源开采时的最大障碍之一。目前,在这些方面进行了许多探讨和研究,但是核心问题,如输送与使用的安全问题、提纯的高成本问题等,依然没有解决。

五、煤与瓦斯共采技术原理

煤层的采动会引起其周围岩层产生“卸压增透”效应,即引起周围岩层地应力封闭的破坏(地应力降低-卸压、孔隙与裂缝增生张开)、层间岩层封闭的破坏(上覆煤岩层垮落、破裂、下沉、下位煤岩层破裂、上鼓)以及地质构造封闭的破坏(封闭的地质构造因采动而开放、松弛),3者综合导致围岩及其煤层的透气性系数大幅度增加,为卸压瓦斯高产高效抽采创造前提条件。煤层卸压瓦斯的流动是一个连续的两步过程:第1步,以扩散的形式,瓦斯从没有裂隙的煤体流到周围的裂隙中去;第2步,以渗流的形式,瓦斯沿裂隙流到抽采钻孔处。卸压瓦斯的运移与岩层移动及采动裂隙的动态分布特征有着紧密的关系。

（一）高抽钻孔组抽采技术原理

煤层开采将引起岩层移动与破断,并在岩层中形成采动裂隙。按采动裂隙性质可分为两类:一类为离层裂隙,是随岩层下沉在不同岩性地层之间出现的沿层裂隙,它可使煤层产生膨胀变形而使瓦斯卸压,并使卸压瓦斯沿离层裂隙流动;另一类为竖向破断裂隙,是随岩层下沉破断形成的穿层裂隙,它构成上下层间的瓦斯通道。当采空区顶板充分垮落后,采空区中部岩层和下方的矸石紧密接触,从而使得采空区中部顶板岩层裂隙基本被压实,结合采场空间特点,采空区四周形成了一个环形的采动裂隙发育区,文献称之为“O”形圈。在“O”形圈上方或者下方受采动影响的煤层瓦斯在含量梯度和压力梯度作用下以扩散和渗流的形式向“O”形圈内运移,使得“O”形圈成为卸压煤层瓦斯聚集和运移的主要通道。卸压瓦斯“O”形圈抽采理论表明,卸压瓦斯抽采钻孔的合理位置应打到离层裂隙的“O”形圈内。高抽钻孔组就是在沿工作面倾斜方向靠近回风巷侧布置一组千米大直径抽采钻孔,利用采动裂隙“O”形圈作为运移通道来抽采采空区瓦斯。高抽钻孔组布置靠近在“O”形圈的回风侧,改变了采空区瓦斯流场,有效解决上隅角瓦斯超限问题,且“O”形圈长期存在,抽采钻孔能够长时间、稳定的抽采出高含量瓦斯。

（二）顶板裂隙钻孔组抽采技术原理

采用全部垮落法管理顶板时,上覆岩层下沉稳定后,在采动区沿垂直方向由上至下形成了冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。研究表明,在回采过程中,靠近工作面一定范围内的采空区中部上覆岩层离层裂隙发育,结合采动裂隙“O”形圈,在采空区竖直方向上,形成了一个“∩”形拱采动裂隙区采空区不同瓦斯涌出源的瓦斯在浮力作用下沿采动裂隙带裂隙通道上升,上升中不断掺入周围气体,使涌出源瓦斯与环境气体的密度差逐渐减小直到密度差为零,混合气体则会聚集在裂隙带上部的离层裂隙内。涌入采空区的瓦斯,在其含量梯度作用下引起普通扩散,由于空气的重力产生方向向下的压强梯度,则其产生的扩散流方向,与压强梯度反向,即瓦斯气体具有向上扩散的趋势。因此,在瓦斯浮力、含量梯度及通风负压的作用下“∩”形拱采动裂隙区成为瓦斯聚集区,为采动裂隙带内钻孔抽采、巷道排放等治理瓦斯技术提供依据。由于沙曲矿近距离高瓦斯煤层群的赋存特性瓦斯涌出量大,仅靠高抽钻孔组不能完全解决沙曲矿的瓦斯治理难题,因此,基于上述理论分析,在采空区顶板裂隙区布置顶板裂隙抽采钻孔组,。顶板裂隙钻孔组加强了采空区瓦斯抽采,直接对上邻近层卸压瓦斯进行抽采,减弱了采空区瓦斯涌出强度,从根本上解决瓦斯超限难题。

（三）构建煤与瓦斯共采技术体系

依据以上分析研究,结合本煤层预抽法,构建沙曲矿近距离高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术体系。

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的前提条件，我国的煤矿企业众多，分布广泛，其规模与大小都存在着较大的差异，目前的规章制度只能够把握整个煤矿行业，漏洞严重。由于相关规章制度的缺乏，很多煤矿企业的管理工作混乱，违规操作严重，这也是导致安全事故频发的主要原因。此外，部分煤矿在采矿管理方面尚有诸多问题亟待整改。比如，企业安全生产管理机构尚未健全、安全管理人员数量不足；岗位责任制未得到有效落实；生产矿井证照不全或过期；部分矿井存在私挖滥采现象、超层越界开采、以探代采、超核准范围和核定人员组织生产建设等非法违法违规行为；更有甚者将矿井非法挂靠、层层转包，一矿多井等现象依然存在；有的矿井为偷税漏税，存在“两套图、两本账”等弄虚作假，蓄意逃避监管等行为。这些问题若不及时整改，很有可能引发更大的管理漏洞。

1.2缺乏专业技术人才

煤矿开采对于开采人员的综合技术水平要求很高，就现阶段来看，我国很多煤矿企业，尤其是中小型煤矿企业都存在着专业技术人才缺乏的问题，矿工综合素质水平普遍不高，知识水平扎实的技术人才不仅能够保证煤矿开采进程的正常进行，也能够降低安全风险的发生率。但是由于缺乏专业性技术人才，就导致很多采矿技术无法得到科学的使用。

1.3管理人员只看中眼前利益，影响了新技术的推广

今年以来，受全国煤炭产量过剩，供需矛盾加大和煤炭价格大幅下滑的影响，煤矿生存压力越来越大，部分煤矿减少安全设施投入，消减安全管理人员，安全设备，运转不正常，对安全生产埋下了隐患。煤矿生产者的根本目的就是为了获取到经济效益，煤矿行业属于典型的高危行业，不仅安全事故发生率高，还需要投入大量的资金，经过长时间后才能够收回成本，如果企业资金投入不足，资金量就很容易出现断裂。在这种因素的影响下，很多煤矿经营者不愿意冒风险引进新技术，依然使用现在的技术，他们只看重眼前利益，不愿意花费资金来研发新技术，这就在一定程度上影响着新技术的推广，采矿效率一直难以得到提升。

2促进煤矿安全与采矿技术发展的对策

2.1完善规章制度，促进采矿技术的规范化发展

在未来阶段下，需要根据煤矿资源的开采要求建立好科学完善的规章制度，明确企业的工作目标与工作流程，让管理人员与工作人员可以全面的了解自己的工作任务与工作方式。在确定好任务与方式之后，即可将责任落实到每一个人身上，只有实施该种制度，才能够促进新型技术的规范化使用。只有做到这一点，大家共同配合才能够在保障工作效率的同时促进采矿技术的规范性发展。

2.2加强培训，提升矿工的综合素质

综合素质过硬的人才是保障企业可持续发展的重要保证，煤矿安全与采矿技术的应用发展与技术人才有着密切的关系，基于此，煤矿企业必须要定期对技术人员开展培训工作，提升他们的技术水平与责任意识。还要注意到，矿工是煤矿开采工作的实施者，他们从事的工作重复、繁琐，虽然他们对自己的工作熟练，但是其工作都是体力活，为了激发出他们工作的积极性与主动性，企业需要加强对矿工的培训，将理论与实践进行有机结合，让矿工能够不断的掌握新知识与新技术，从而不断的提升企业生产效率。只有打造一支综合水平过硬的队伍，才能够为煤矿企业的高效生产奠定好坚实的基础。

2.3加强创新，不断研发新技术

为了避免煤矿管理者只注重短期利益导致煤矿安全与采矿技术受到限制的问题，政府可以制定好一系列的鼓励措施，让他们可以积极的去创新，引导他们发展新型安全与采矿技术。煤矿企业与其他行业一样，科学技术是第一生产力，虽然新技术的研发复杂、艰难，也会耗费大量的人力、物力和财力，可是，一旦新技术在生产工作中得到使用，就可以为企业带来很好的价值。在传统模式下，政府主要采用技术产权保护、研发补贴等方式来鼓励企业开展技术创新，这对于促进新技术的发展起到了很好的效果，但是，这些政策主要针对一些新型企业，并未制定与煤矿企业相关的法律，这也是制约煤矿安全与采矿新技术发展的重要原因，为了解决这一问题，政府需要根据煤矿企业的生产经营特征制定出相应的鼓励措施，这样，煤矿企业既能够研究新技术，也可以享受到政府的优惠政策，这对于企业的安全生产与长远发展都是十分有益的，而对新技术的产权保护工作不仅是政府对于企业技术上的认可，也是对煤矿企业劳动成果的保障。

3开展煤矿安全生产大检查

安全生产大检查的各项工作均采取“不发通知、不打招呼、不听汇报、不用陪同和接待，直奔基层、直插现场”的“四不两直”方式进行，并按照“企业全面自查、市县重点督查、省级同步突查”的交叉方式组织开展。检点为各县区煤炭行业管理部门、各主体企业对“不放心煤矿”挂牌管理制度的贯彻落实情况；以瓦斯、水患、火灾防治为重点的煤矿隐蔽致灾因素普查及治理工作情况；防治水、防汛、瓦斯等专项检查查出的隐患和问题的整改落实情况；安全生产应急预案编制、修订、备案、演练情况以及汛期安全生产工作安排部署情况、领导带班和应急值班情况等。

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2开拓井巷工程施工不安全技术因素

开拓井巷的设计施工中，经常会存在下部车场轨道安全间隙过小等不安全因素，如果不能掌握巷道的所有信息，就会导致在巷道设计过程中出现高度过低的情况，并且在对巷道的腰线进行设定时也存在很明显的不安全因素。只要是其中有一个环节存在不安全因素，就会影响整个采矿工程的正常进行。

2.1下部车场轨道间安全间隙过小对于下部车场的设计，车场间隙一般确定为1.3m，但是在实际施工中很多矿井的安全间隙仅有1.3m。在这种施工的情况下，一旦车场运输任务重，并且运输车变形或者材料车过宽的情况下，很容易因为双轨之间的挤碰而威胁到工作人员的人身安全[3]。因此，在对下部车场进行设计时，必须要充分考虑超宽运输车可能通过的情况，增大间隙到1.4m左右，确保运输工作能够正常进行。

2.2巷道高度过低巷道掘进施工一般都是采用砌碹支护开拓作业的方式，半圆拱形断面首先的也是掘进方式，一般情况下会将墙的高度控制在1.2m上下。就采矿井巷实际施工情况来看，存在少数的矿区没有采取规定的方式来对巷道进行开拓，很多大断面积的巷道墙高为1.1m左右，这样在巷道进行架线时，高度不能达到架线以及施工的安全标准，在后期的施工过程中很容易就出现触电安全事故。因此，在对巷道进行开拓施工时，必须要严格结合当地实际情况来进行综合分析，确定最终的巷道墙高，保证其能够满足工程施工的安全需求。

2.3巷道腰线设计不合理中线与腰线主要对井下巷道进行施工控制的，其中中线的主要是对巷道的掘进方向进行指导，一般情况下应在巷道顶板位置或者是棚梁上设置3~4个中线点，选择用正中或者偏中线的形式来表示，而设备可以选择激光光束的方式来确定掘进迎头的尺寸是否合理。而腰线的作用主要是完成对标高与坡度的控制，以水平尺等施工工具延伸到掘进迎头的位置来探测腰线所在位置是否合理[4]。在实际施工过程中，一般都是在间隔30~50cm的位置用测量一起设置一个中腰线。并且针对煤层较厚的区域，为保证掘进的正确性，还需要对巷道进行分层，在开采难度降低的情况下，巷道的压力也会增加，而支架承受压力过大发生变形后就会对设置的中线点造成影响，使其不能够完全保证在同一水平线上，进而会造成巷道施工质量减低。并且，在实际的巷道施工过程中，受地质地形等因素影响比较大，往往会造成施工方位的变化，为了保证工程施工质量，需要将拐弯处的曲线巷道半径以及转角等转化为切线或者弦线。

3采掘面不安全技术因素

采矿工程采掘面的工程施工，也会存在一定的不安全技术因素，例如急倾斜煤层主斜坡设计中存在的坡度过小不安全技术因素，以及存在切眼与分斜坡开口的施工问题，还有改造眼拐弯处过多以及反眼坡度设计过大等问题等，都会对工程的安全施工造成不良影响。

3.1急倾斜煤层主斜坡坡度过小为满足工程安全施工的要求，在对采矿井巷采掘面进行设计时，必须要通过全面分析后做好对急倾斜每层主斜坡坡度的控制。但是在实际施工过程中，即便是有明确的倾斜角度作为参考，也会出现各种各样的施工问题，最终导致主斜坡坡度不能够满足工程建设要求，导致煤炭在受到自身重力影响后也不会出现下降，很大程度上影响了工作效率。

3.2切眼口及分斜坡开口矿井采掘面进行切眼开口设计时，如果没有按照每层正倾斜的方向进行设计，或者是沿着要求的方向设计但是最终确定的长度不够，形成的三角带切眼，很容易就会出现煤柱垮塌的现象。因此，在对采掘面切眼口进行时设计时，必须要严格按照相关要求来进行，以免因为设计不合理而出现各种质量问题。

3.3反眼双向施工从布置在巷道底层的煤层底板来看，如果采用反眼双向施工的方式，经常会因为放炮震动而对反眼头煤柱造成影响，甚至会因为空顶过大的原因，最终导致垮帮问题的出现，无法进行正常的维护工作。在对采掘面进行此项施工后，往往会在本区段回采完成后，无法保住煤柱，在二段回采过程中将会出现窜矸问题，进而会对工程的正常开采造成负面影响。因此，为保证工程的顺利施工，确保煤柱不会受到损伤，在反眼头施工时，应该选择单向施工的方式，以此种方式来保证回采与正规推采都能够顺利进行。

4提高采矿工程安全性改进策略

4.1井巷工程施工安全策略对于井巷工程施工时，在设计中部车场时应该选择单道起坡的施工的方式，可以确保采矿井巷工程中部车场设计与施工工作的顺利进行，并且可以降低施工成本，重要的可以避免空车在道岔行驶过程中发生倒掉，保证挂钩工作人员的生命安全。为保证采矿工程的安全施工，要求设计人员必须要对矿井进行全面分析，将巷道曲率半径控制在12m左右。并且下部车场的谁及应该尽量避免将其设计在弯曲巷道中，将其设计在直线巷道中，避免对电机车司机的视野造成影响而发生安全事故。

4.2开拓巷道施工安全策略在对下部车场轨道进行施工时，应加强对之间安全间隙的控制，为避免受运输车重量过大或者是运料车过宽等因素影响，造成挤压而产生安全事故，应该将间隙控制在1.3m以上，大概1.4m左右为佳。另外，采矿巷道施工一项的安全措施就是保证用电安全，为了确保线路的架设高度达到安全标准，必须要确保巷道墙高能够满足施工要求。另外，应该加强对中线以及腰线的控制，保证掘进工作面的正常。

4.3采矿工作面安全策略采矿工作面的安全技术策略，需要结合存在的不安全因素进行分析，在全面了解矿井工程实际情况后，以满足工程正常施工为根本目的，采取最有效的施工技术。例如针对三角带煤柱垮帮事故，在施工时应该严格按照规定对切眼的开口进行操作，保证施工中切眼开口长度、方向以及各项参数都能够符合施工要求。

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2煤矿采煤工艺的主要技术

一般而言，井巷布置、开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯与火灾防治等是对深矿井进行开采的关键，同时也是煤矿井下开采生产技术所必须克服的技术难点，目前我国的煤矿井下开采技术有了一定的提高但仍有很多不足，这些问题的解决能够促进我国的煤矿井下开采技术有一个新的提高。

2.1巷道布置开采技术

巷道作为煤矿开采过程中的重要通道，它的合理性与安全性直接影响到煤矿井的工程能否顺利进行，也直接影响到煤矿井的开采成本的高低。所以，煤矿公司应该重视巷道的布置，应实地考察矿井，结合自身的井下采煤的方式，做出最合理的矿井巷道布置。在研究巷道布置的时候，应该充分考虑煤矿的开采技术的娴熟程度和该煤矿内的作业环境以及该矿井的地势情况，不仅能节约运输成本和节省工程时间，还有利于提高煤矿的工作效率。

2.2采场围岩控制技术

采场围岩控制技术对于我国的煤矿安全事业具有十分重要的意义，采场围岩的不稳定必然会造成采矿工作人员的安全隐患。在另一方面，结合现代化理论和分析法、计算测量技术，可以得出煤矿的地质结构情况。所以，应进一步完善围岩控制技术理论，这不仅能够保障煤矿开采的安全性，而且能将对煤矿采场的岩层情况置于掌握中，为井下开采提供便利。坚硬岩层顶板和破碎岩层顶板是煤矿井顶板主要的两种类型。深孔预裂爆理技术、高压注水处理技术是最为常见的传统岩层处理方法，但是因为在实际运用中其繁琐的操作程序以及高成本费用的缺陷，与现在高技术、低成本的要求相悖，因此无法满足采矿工程所要求的标准而很少被运用。因此岩层顶板处理技术的革新和进步是十分重要的，是必然的趋势。

2.3“三下”采煤技术

“三下”采煤技术比较适用于保护村庄的情形，其主要是通过模拟数值计算以及模拟相似材料来进行各项填充技术与组合的填充技术，另外还包括村庄的房屋的加固以及重建方面的技术。

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我国日前能源效率约为29%，比世界先进水平低10个百分点左右。提高能源效率的途径，从根本上说要靠科技进步和加强科学竹理。这是抓好节能工作的两个重要乎段。节能工作是一项技术含量高的复杂系统工程，涉及到设计、施工、运行、维打‘等诸多方面，能耗指标就是反映一个企业技术水平和竹理水平的重要的综合指标。

我们种在检测燕化炼油厂一热力去一催化主风机透平蒸汽线时，发现用岩棉保温的蒸汽线，岩棉的粘结剂己被400℃的蒸汽在管壁处烤成焦状，并与竹线壁形成缝隙，这样从缝隙中不断散热，使热能白白浪费掉。为此，我们决定与有关部门合作，对各种保温材料的经济厚度进行一次测试。

2技术测试具体安排

2.1选择保温材料

试验所需保温材料由厂家直接提供，试验在动力厂去炼油厂三蒸馏中压蒸汽管道上进行，因为这条竹线只有φ150mm粗细，管线温度较高，约400℃左右，所以我们课题名称为350～500℃设备及管道保温材料优选示范工程。

我们与全国能源基础与管理标准化技术委员会(简称材料应用技术分委会)合作，并请中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所承担工程测试工作，此项研究还得到了有关生产厂家的支持。我们于1994年9月至1995年12月在燕化炼油厂三蒸馏车间从动力厂来压力3.5MPa温度435±5℃蒸汽竹道上取25m管线，对岩棉、微孔硅酸钙、岩棉一硅酸铝复合棉(两种)硅酸镁保温涂料等5种保温材料分别在管道以5m长使用一种保温材料，在一年中分为春、夏、秋季节进行测试。

现将厂家提供的儿种保温材料、规格列于表1。

2.2现场测试所用仪器及方法

根据国家保温竹道通则GB-4272和GB-8174的规定，采用热流计法测定设备和管道表面的散热损失。用热电偶温度传感器(接触式)和红外辐射温度计(非接触式)测量设备及保温层表面温度。用日本才田风速计测外界风力情况。超级秘书网

1994年11月，对原保温材料的保温状况进行测试。1995年1月、4月、8月和12月对试验段进行测试，得到年平均散热损失值，并进行分析。见表2、表3。

3测试结果分析

测试数据经过处理后，按标准GB-4274中允许最大散热损失下所需用量和价格列表，如表4。所用几种保温材料在工程中热损折合标油及保温热效率见表5。

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二、强化煤矿企业专业技术人才管理的对策

针对当前我国煤矿企业专业技术人才管理中存在的上述问题，笔者认为应当从以下几个方面出发，不断优化企业的人才管理机制和提高人员的职业化素养，从而实现企业的可持续化发展。

1.提高专业技术人才的职业化素养

一方面，煤矿企业建立全面、长效的人才培养机制和学习激励计划，对人才的教育培训工作要从关注人才的数量向注重人才的素质提高转变，要加大对人力资源开发的投入，强化对专业技术人才岗位培训的力度与深度，从而满足煤矿企业新兴产业发展所需要的高素质、高技术的复合型人才。另一方面，煤矿企业要依据自身发展的要求编制科学性、战略性的人才引进规划，采用市场化、社会化与网络化的引进方法，保持引进人才结构上的合理性与多元化。

2.实行专业技术人才的科学化管理

市场经济条件下，专业技术人才资源是企业增强自身核心竞争力和实现可持续发展的重要因素。煤矿企业在坚持“精干、综合、效能”的组织机构设置原则下，要建立宏观战略控制的分层次人力资源管理体系；单位的各级领导要充分意识到人力资源部门的重要性，不断提升人力资源部门的战略地位，使其走在企业经营管理的前台；要不断强化对人力资源部门员工的政策、知识的培训和思想教育工作，树立服务理念，把维护公司利益和专业技术人才的利益放在重要位置；在专业技术人才选拔方面，企业要坚持民主推荐制度，实行公开选拔、竞争上岗和末位淘汰机制。

3.营造良好的专业技术人才管理环境

首先，煤矿企业要实行人才的科学分类管理。人才有层次与类别之分，各个煤矿企业对不同层次的人才需求也是有差异的，因此，企业要明确各类人才的工作性质，进行科学的分类管理，从而有效调动员工的积极性与创造性。其次，煤矿企业要打破传统的单一人才观念。社会性是人才的主要特征，人才必须具备解决实际问题的能力，煤矿企业要打破传统的单一人才观念，提倡重学历而不唯学历，始终坚持唯才是举。最后，煤矿企业要建立科学的领导干部用人、育人责任追究机制。煤矿企业的领导是主宰专业技术人才职业生涯的关键，因此，企业要建立科学的领导干部用人、育人责任追究机制，对因用人失察或失误造成不良后果的，要追究相关部门和人员的责任，不断强化领导干部用人、育人的责任心。

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特色蔬菜是**蔬菜现代化发展的重要动向,不仅特色明显、优势突出、安全环保，而且生产规模大、标准化程度高、经济效益好，在机遇和挑战中呈现出强劲的发展势头，对**现代农业发展和新农村建设起到了极为重要的推动作用。

1特色蔬菜现代化发展的基本现状

**县地处河西中部黑河中游地区，境内海拔1260～3140m，属典型大陆性温带气候，夏季炎热，冬季寒冷，光热水土资源丰富。全县辖6乡3镇，135个行政村，4.60万户，15.80万人，其中农业人口13.09万人，耕地面积21333.30km2以上，农民人均纯收入3962元。县内自然和社会经济条件优越，灌溉方便，交通便利，渠、路、林、电等基础设施完善，服务体系健全，信息快捷，适合特色蔬菜的发展。目前，全县建成了具有地方优势的加工番茄、脱水蔬菜和日光温室及塑料大棚瓜菜、制种瓜菜等强势特色产业基地，种植特色瓜菜5940.50km2，占全县瓜菜总面积7532.50km2的78.90％，特色蔬菜总产量达到3.1439亿kg，总收入2.0978亿元，纯收入1.3317亿元，全县农民人均1026元。特色蔬菜已经成为我县农民增收的主渠道之一，对推动我县现代农业发展和促进新农村建设起到了积极的作用。其主要表现特点有六个方面：一是现代设施农业平稳发展，目前形成了日光温室和塑料大棚品牌西葫芦、强势辣椒及瓜果类为主的蔬菜生产基地，新技术新品种得到了集成装备配套，现代化程度和水平日益提高，设施农业总收入达到9259万元，实现纯收入6230万元，人均479元，成为全县农民增收的重要来源。二是现代加工业争相崛起，以八家特菜加工企业和九家制种企业为龙头的“企业+基地+农户”的共赢产业链和订单农业迅速发展，带动农户种植加工型特色蔬菜3305.90km2、制种瓜菜799.20km2，联动效益日益强化，实现了企民联动、互利共赢、共同发展的目标，社会经济效益极为显著。三是市场现代化程度进一步提高，市场牵动作用明显，服务环境优越，信息快捷，互动性强，批发市场年集散量达到23.80万吨，零售市场年销售量达到10万吨，给农民群众发展特色蔬菜提供了一个宽松的交易平台。四是蔬菜专业协会应用而生，全县20多个蔬菜加工、运销、种植协会，20多家运销组织，300多名从业经纪人和加工企业经营人员活跃在国内和东南亚及欧美国际市场，流通渠道顺畅,产品竞争力增强，特色蔬菜产销两旺。五是标准化生产基地初具规模，建成农产品质量监测检验站1处、2333km2的无公害蔬菜中心示范区1个、千亩无公害蔬菜标准化示范点7个，西葫芦、辣椒干特色产品取得产品认证，菜篮子消费日益安全，无公害蔬菜标准化生产进展顺利。六是园艺技术推广和培训体系健全，上下、内外互动服务到位，培训和推广渠道畅通，引进推广和转化增值正常。

2特色蔬菜现代化发展中存在问题

2.1设施农业技术配套集成水平低，效益提升不快，明显影响了发展进程。

2.2利益分配不够公平合理，市场现代化、规范化管理程度低，压级压价和损害菜农利益的现象时有发生，订单农业合同惠民让利的吸引力不强，农户得利小企业转利大，专业协会、经纪人和贩销队伍作用有限，特菜外销渠道不够广阔。

2．3特色蔬菜加工分级启步缓慢，规模小，包装粗糙，特菜品位和价格优势发挥不够。

2.4市场导向作用发挥不完全，农民种植特色蔬菜有一定的盲目性，如去年大面积跟风种植的洋葱价格低、无市场。

2.5特色蔬菜产业规模效益不够准确，不能科学评价和反映特色蔬菜生产水平和经济能力。

2.6标准化水平低，监测手段滞后，安全意识不强，专柜专营和准入机制不健全，优质不优价，不能发挥特色优势和品牌效应。

3特色蔬菜现代化发展的对策与建议

3.1基本思路。坚持用市场和工业化理念谋划现代特色蔬菜，按照安全环保、培植特色、提升效益、创新品牌的思路，依靠龙头企业调优种植结构，不断加快特色蔬菜生产基地的开发建设，提高特色蔬菜生产的现代化水平，增加农民和龙企收入，实现富民兴企，兴企强县，互惠共赢，和谐发展的重要目标。

3.2措施与对策

3.2.1强化组织协调，制定鼓励政策，健全激励机制，推行目标管理，分级分产业负责，政府部门、龙头企业、市场经营者和种植户共同谋划现代特色蔬菜的发展。

3.2.2发挥协会作用，积极引导龙头企业和经营者与农户签定订单农业合同，合理均衡利益，既照顾好龙企和经营方的利益，又保护好农民的利益，同时杜绝压级压价损害农民利益的现象发生，全力构建企民联动、公平合理、互利共赢、联手和谐、共谋发展现代特色蔬菜的新局面。

3.2.3合理区域布局，紧紧依靠龙头企业和市场,着力实施品牌战略，不断加快10个特色瓜菜生产基地的开发建设，做大做强品牌和强势产业，力争到2010年建成900km2的日光温室品牌西葫芦和强势辣椒为主的蔬菜基地，533km2的塑料大棚强势瓜果类为主的蔬菜基地，2867km2的黑河灌区无公害番茄基地（含2667km2的加工番茄基地），700km2的川区无公害西葫芦基地,667km2的沿山冷凉灌区无公害马铃薯洋葱基地，233km2的辣椒干生产基地，200km2的加工类甜椒、四季豆生产基地，并建成1867km2的制种瓜菜基地,加快特色蔬菜建设。

3.2.4严格统计标准，按占地多少挤干水分报实面积，因样点大小采用加权平均数计算产值效益，如实反映实际情况，为科学评价和决策提供依据。

3.2.5从培育特色蔬菜示范典型和培训菜农素质入手,加快推广温室集成技术，最大限度的挖掘潜力，提升效益，紧紧围绕特菜基地培育和建立冬、夏季特色蔬菜标准化生产示范点，创建一批具有地方特色和品牌优势的高标准、高水平的新典型，带动现代特色蔬菜基地建设。

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从产业的角度看，动画制片由前期策划、中期制作、后期合成三部分组成，呈现中间(制作)大，两头(前期策划、后期合成)小的趋势。前后两头需要具有较高文化和艺术修养的创作人才，而中间部分则更需要的是责任心强、动手能力强的制作人才。发展本国原创，还是与国外联合制片，甚至就连在做外加工片方面，我国动画业目前最需要的是数量巨大的中期制作人员。

动漫专业的主要特征及存在问题

动画产业的发展不仅是需要高等职业教育的介入，而且高职的动画专业毕业生应该成为动画产业的主力军，高职动画专业师资要成为动画行业发展的技术服务力量。当然目前动画专业发展的关键是如何解决高职动画专业人才与企业相适应的问题。分析目前该专业主要问题有:

(1)动漫是一门独特的、又是综合性学科，涵盖了艺术和技术，而高职院校开设动漫专业的时间均不长，大多专业起步是延用传统艺术类和计算机类专业的师资和教材开始的，由于专业建设的历史短，水平偏低，没有形成适合行业岗位能力需求较成熟的教材和实训指导书，完善课程体系构建还在实践和摸索中。

(2)历史原因造成大部分开设动漫专业的高职院校严重缺乏高水平、具有丰富动漫企业从业经验的、具有行业发展视角的专业带头人和一批有实践工作经验的师资队伍。目前，通过专兼职教师队伍结合，虽然缓解了师资短缺问题，但没有一支有实际经验、长期承担动画创造的师资队伍，不能形成自己的创作团队，就没有校企合作资本和专业发展的基础。

(3)没有统一动画行业的岗位标准和考核体系，目前高职院校与政府或企业积极推动的各类专业技能证书对动漫人才专业能力鉴定不具有权威性，企业认可度不高。学校开展动画人才培养模式改革及相关“课证融通”等教学改革的成果没有在人才培养质量上得到体现。

(4)校企合作对提高人才培养质量的关键措施没有完全落实。其原因是多方面的，校企合作的核心内涵是“利益”，只有校企双方都得利才是双赢，合作才会持续、巩固、有效。动漫行业不属于劳动密集型产业，对动漫企业来说，不需要解决劳动力问题，学生顶岗实习不可能上动漫企业的流水线，直接产生效益，企业没有获得效益，还要付出精力并担心保密问题，自然没有积极性，最终学生通过企业的顶岗实习只能是“雾里看花”。

因此，在动漫企业人才培训和储备途径已经解决的情况下，针对动漫专业的校企合作，学校在利益的天平上处在高端，除非校方拿出高额实习补贴，否则利益的天平就不会倾向学校。近年来，高职的动漫专业在校企合作方面开展一系列试点，如“冠名班”本质是将学生后一至二年委托企业培训，实质是动漫企业人才培养的延伸，对真正意义上校企融合推动意义不大。又如，引进企业项目合作开发项目，需要一支较强师资开发团队和稳定的制作队伍，目前能够达到完全承担动漫项目开发的团队还只有少数，所承担项目不能够满足全部动漫学生实训培养的需要。

动漫专业改革的对策

综上所述，高职动漫教育的改革势在必行，其核心是要提高学生培养质量，达到动漫企业岗位素质、知识、技能的要求，使学生一毕业就成为实现企业可用之才并在短期内(2－3年)成为动漫专业人才。高职动漫教育改革的措施是必须加强动漫高职教育与动漫产业的深度融合，有如下策略可供借鉴:

(1)学校积极协助政府，投入“动漫培训基地”建设，开展动画人才的社会培训，改变目前动漫教育人才培养培训体系的特殊现象。各高职动画专业团队同企业包括社会动漫培训机构联合，利用学校专业教师的教学经验和动漫实训室资源，形成区域性动漫继续教育的培训基地。通过动漫专业团队同企业合作，共同研究相关课程体系、教材、考证，共同实施动漫人才培训工作。为保障相关培训能够有效地、持续地、保质保量地有序开展，要积极寻求政府支持，为当地文化创意产业服务。这样做，不是为了单纯开展培训和增加经济收入，而是在完成动漫人才的岗前培训和继续教育工作的同时，吸引政府关注高等职业教育发展，引导企业进入学校，形成政、校、企合作的平台和机制。

(2)高职动画专业要形成以校企合作为主导的内涵发展模式。实现在资金、资产、人力、行政等各种资源的有效有序整合，促进动画教育与产业在理念、思路、产权、教学过程、教材建设、教育模式、教师培养等方面的深度融合。一旦动画专业教师是企业动画导演、原创人员或主要设计成员，其作品开始在媒体广泛流传，校企合作必然有发展条件;一旦我们的学生的作品获得公共媒体关注，专业质量必然得到社会普遍认同，专业特色就会逐步呈现。

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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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中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2012）08-0-01

近年来，计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)在世界各国得到了广泛使用，它是利用计算机的计算功能和图形处理能力，对产品进行辅助设计、分析、修改与优化，综合了计算机和工程制图知识，并且随着计算机硬件性能和软件功能的不断提高而逐渐完善。

计算机辅助设计是由美国公司开发的通用计算机辅助设计软件包，具有体系结构开放、使用方便、便于掌握等优点，并能够绘制平面与三维图形、渲染图形、标注尺寸以及打印和输出图纸。

从上世纪80年代至今的有关文献资料来看，计算机辅助技术在国内外矿山开采设计中的应用日益广泛。作为一种精确、高速的新型设计工具，已被广大工程技术人员所接受，并对传统的设计方法与手段提出了挑战。目前，它已被矿床开采设计的各个分支和侧面广泛应用，并取得了很好的效果。

一、计算机辅助系统组成及采矿设计理念

计算机辅助系统一般以有着图形功能的交互计算机系统为基础，包括：计算机主机、图形输入板、图形显示终端、扫描仪、绘图仪、磁带机、打印机以及其他各种软件。利用交互系统开展采矿设计，可以边设计，边构思，边画样，边修改，随时可以从终端屏幕看到每一步操作的显示结果。典型的设计包括：(1)设计者接受任务，了解甲方对矿山的功能、经济、制造技术、生产环节等方面的要求。(2)方案设计。一方面来自设计方的要求，另一方面来自工程师的知识、理念，包括功能的满足，技术的可行以及其他需要等。(3)验证、修改、定型。将设计对象表达出来，并根据功能、技术、经济、审美等方面的详细要求和数据，对其进一步修改，适之处予以完善，细节予以补充，最后定型。(4)将设计果制作成技术文件，一般包括三视图、部件图、剖面以及各种说明等。

二、如何使用计算机辅助设计

每个人都知道，矿山开采的目标是要开采出矿石，而矿山工程设计，是工程师、设计人员应用技术手段改变矿山环境。满足政府、企业以及特定人群要求的一种高智能劳动。因此，采矿设计的任务：一是必须开采出高质量的矿石；二是有效地保护工程结构，使其能够承受自然界与人工开采的压力，长期而可持续地发展；三是必须保证以尽可能低的代价和成本，获取最大的经济效益与社会效益，保证工程建设的安全和后续作业的开展。

实践证明，采用CAD进行采矿可以提高采矿设计水平与设计质量，不但能够使常规设计效率得到有效地成千上百倍的提高，还能够在手工设计时代根本无法想象的设计空间展开自由翱翔的翅膀。由于设计工程师思想、理念、习惯、表达方式的不同，在设计环节使用计算机辅助部分与其余部分之间接口的描述方法也难以取得一致。所以，设计工程师在开展设计之前，要对每一个项目进行深入的了解。比如，矿山所处的地质地貌、水文环境、开采方式、巷道走向、设备选型、提升机械甚至矿山复绿等，都要胸有成竹，才能“知己知彼，百战百胜。”在设计过程中，设计工程师要做好一周就以下几个方面的工作：

1.认真做好设计方案。接受设计任务后，首先要运用自己的设计经验和知识进行设计构思。在这个过程中要进行技术决策，确定设计原则，同时对今后设计过程和要完成的设计有个整体认识。包括：一是下大力气广泛收集有关采矿的背景资料与工程信息，认真开展调查研究，了解与掌握地质勘探、技术经济、矿产利用指标、矿床储量、矿山生产力等等信息；二是分析研究已经取得成功并在实践中得到证明的同类设计资料以及相关知识，取人之长，补己之短，学习和参考成功的经验，开展设计工作，进行构思。才能厚积而薄发，最后确定设计方案。

2.对每一个工程结构参数进行分析。其目的是要确定设计方案中有关工程结构的应力载荷、约束条件等，这是采矿设计中很重要的一个方面，不能有半点马虎。

3.掌握设计采矿图的全过程。在实际工作中，具体方案的设计往往与绘制同步进行，因此，必须对设计采矿图的全过程严格掌握，不得有一丝的大意。

4.绘制施工图。这是采矿设计的具体表现，要以详尽体现设计意图为目的。工程师长期的实践采矿设已形成了行业的图样表达习惯和约定，因此对施工图的绘制要能体现这一特点。

5.进行全面的经济分析，这是设计的重中之重，根据设计阶段的不同对概算和预算进行分析。概算是确定项目投资、编制和安排建设计划的依据；预算是施工图设计文件的组成部分，是确定工程造价、考核工程成本和经济性的重要组成因素。

总之，此系统研究的目的是辅助设计者完成工程方案的设计，模拟设计领域专家的思维进行工作。因此，从这一意义上来说，采矿CAD系统是对采矿设计专家的思维模拟。

三、采矿CAD技术特点分析

系统结构是软件开发的基础。系统结构的选择，一要考虑行业特点；二要考虑技术发展水平。尽管21世纪新的技术已经向三维实体、可视化和集成化发展，但对矿山行业而言，还有很长的路要走。所以，系统的定位必须重视企业的特点和现状。一般来讲，CAD技术在国内外矿山的应用有以下特点：

一是提高设计质量，缩短设计周期。主要通过使用CAD系统，使设计过程更加客观、、准确、高效和规范。所以，采矿CAD的设计一定要考虑矿山设计规范和工程师的设计习惯。

二是富有实效与连续性。无论是地质、采矿、测量，还是选矿之间的信息处理、传输更富于时效性和可连续性，更加强调系统的集成化和数据的共享。

三是加强采矿CAD系统的通用性和可移植性。由于行业差异与体差异，以及在生产过程中需处理的瞬息万变的信息差异，使得这种D技术在矿山行业的应用研究中具有较强针对性，可移植性相对较差。所以，必须采用图形处理方法、图形环境以及数据接口技术研究。

四是从实际出发进行研究。由于二维方式下的矿山CAD软件的应用研究有利于与传统设计方式衔接，也符合目前矿山计算机技术水平。所以，要摈弃过分追求“三维实体设计”的思想，从矿山的实际需要出发进行开发和研究。

五是与时俱进，积极研究。目前CAD软件开发正处在一个由二维平面的设计模式向三维空间的设计模式过渡。由于存在技术上的障碍，一时间还难以完成。但是笔者认为，只要我们与时俱进，努力学习，认真研究三维实体构模技术、基于GIS的矿山空间工程数据技术等，就一定能够使矿山设计的水平大大提高。

从目前文献调研和实际应用情况来看，采矿CAD软件的开发和应用还存在着许多问题，比如，基础研究较少，尤其是很少从理论、技术和方法上展开研究。对图形数据的规范化及其表示方法研究不够，没有相应的标准可以遵循，等等，这些都是CAD技术在采矿技术应用中遇到的问题与障碍。

“大江东去浪淘尽，千古风流人物”。时代在发展，科技在进步。综上所述，目前CAD技术正朝着开放、集成、智能和标准化的方向发展。作为CAD系统的支撑环境，开放的操作系统，如：WINDOWS、UNIX将是今后CAD系统的主流；实用性更强的编程与数据库技术将为该系统的发展作出新贡献。我们期待着计算机辅助系统为矿山建设发挥更大的作用。

参考文献：

[1]陈建宏.可视化集成采矿CAD系统研究[D].中南大学博士论文,2002,3.

[2]杨义辉.采矿CAD可视化集成系统研究[D].西安科技大学硕士论文,2006,4.

[3]马江平.露天矿地质CAD软件系统的开发[D].辽宁工程技术大学硕士论文,2005,5.

[4]张善心.填采矿法计算机辅助设计技术研究.2010,5.

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1.1 教学设置

早期的采矿系下设采矿教研室、地质教研室、凿岩与破碎教研室、通风与安全教研室、岩石力学教研室、井巷教研室和系统工程教研室等。1993年东北工学院复名为东北大学后，1995年在原采矿系及矿物加工系基础上成立资源与土木工程学院，原采矿教研室、凿岩与破碎教研室、系统工程教研室等合并成为现在的采矿工程研究所。

采矿工程主要专业课程分为：金属矿床地下开采、金属矿床露天开采、矿山机械、凿岩爆破、井巷掘进、矿井通风与安全、矿山企业设计基础（选修）等。这些课程的教学以各自的内容体系独立进行，相互之间缺乏有机的联系，学生在每门课中学习了较详细的知识和技术，却不掌握如何运用。例如，在凿岩爆破课上，学习了爆轰理论、炸药性能、雷管构造、起爆方式、爆破网络等详细内容，却不掌握这些知识和技术如何运用在采矿过程；在地下开采课上，只讲采准、切割、回采等工艺过程及其功能，不讲各采矿工艺需要什么炸药、雷管、爆破网络形式等。这样，学生虽然在两方面都学了不少内容，却缺乏实际运用能力。其他方面也类似。这种分散式教学严重影响学生对采矿专业知识的系统性掌握及其应用。

采矿专业课的教学重点是采矿过程的工艺、技术，培养的人才是能把矿石采出来的单一型技术人才。

1.2 教学方法与手段

教学方法基本上是“满堂灌”，课上老师讲、学生记，课下学生背概念、做习题，老师判作业、考前答疑，教学模式与中学没有多大区别。

在教学手段上，大量的平面、剖面图使学生难以建立采矿方法中各种工程的三维空间概念，无法有效掌握各种工程在空间和功能上的相互关系；手工设计不能适应现代采矿的数字化、优化设计的需要。

教学方法与手段落后不仅教学效果不好，而且使学生对专业课学习失去了兴趣。

2.采矿工程专业创新型人才培养教学体系改革与建设

2.1 课程改革与建设目标

以硬岩矿床的采矿方法、工艺为主线，把相关知识和技术融会贯通，形成系统的采矿专业知识体系；更新教学内容，增加国际上在理论、方法和应用上成熟的科技成果，使教学内容与现代采矿科技对知识结构的需求相适应，达到课程内容体系化、时代化。

实施参与式、互动式教学，以课堂研讨（Seminar）和课程论文为主要形式，实现教师讲授与学生参与的有机结合、课本知识与实际问题的有机结合；研发应用三维动画、数字化设计系统、现场影像等，实现教学内容形象化、时空化，拉近课堂与实践的距离；实现教学方法与手段现代化。

通过新的教学内容体系和现代教学方法与手段，配合课外创新实践，实现采矿专业知识传授的同时，培养学生的动手能力、科学思维能力、创新能力、科技论文写作能力、口头表达能力等，使知识传授与能力培养一体化。

2.2 课程体系改革与建设内容及主要措施

围绕上述目标，在充分论证的基础上，2000年正式启动采矿专业课教学改革和课程建设项目。

2.2.1 课程内容体系改革与教材建设

原来的金属矿床地下开采、金属矿床露天开采、凿岩爆破、井巷掘进、矿山企业设计基础等课程，都为采矿服务，都是采矿专业课的组成部分。但几门课程独立设置、分散讲授，造成各部分知识之间联系不紧密，甚至脱节。学生对各部分知识不能形成体系性掌握，知识运用能力差。

针对这一问题，实施课程内容的体系化改革。以采矿方法、工艺为主线，把涉及的矿岩性质、储量评价方法等基础知识和凿岩爆破、井巷掘进等专业技术融会贯通，建立各方面知识的有机联系，形成系统的采矿专业知识体系。

例如，在讲到运输巷道时，结合其功能、布置和规格，讲授这类巷道的掘进和支护方法、工艺过程、常用设备，掘进中的炮孔规格和布局形式、凿岩机具、炸药性能选择、药量、爆破参数等，这样就把井巷掘进与支护、凿岩爆破技术置于具体的采矿工艺环节之中，学生一方面掌握了运输巷道掘进需要应用那些掘进、支护和爆破技术，另一方面掌握了具体掘进、支护和爆破技术在运输巷道掘进中如何应用。对于不同采矿方法的采准、切割、回采时，也是如此，结合每一工艺的功能、工程布置、结构参数，讲授相关的知识、技术和设备。

这样，就形成了以采矿方法、工艺为主线，有机融会相关知识和技术的采矿专业知识体系一采矿学，使学生既掌握各种技术用在采矿的什么环节、如何应用，又掌握各采矿工艺需要那些技术，有效提高学生知识的系统性和运用能力。

同时，设置科研创新教学环节，积极鼓励学生们参加“大学生创新行动计划”及“大学生科研实践活动计划”，开展创新实验以及各项专利发明等，全面培养和提高学生的科研能力及创新能力。

内容更新是课程内容体系改革的另一重要任务。针对现代采矿科技对采矿人才知识结构的新需求，增加了地质统计学、数字化设计、采矿优化方法、市场经济条件下的矿山技术决策、矿山生态等新内容。这样，学生的知识结构不仅满足把矿石采出来的需要，而且满足技术决策和管理、宏观思维以及数字化、生态化、优化开采的需要。

课程内容体系的重要载体是教材。依据上述课程内容体系设置，编著了针对硬岩采矿的《采矿学》教材，该教材第一版被列为国家“九五”规划教材，再版被列为国家“十一五”规划教材。

2.2.2 教学方法改革与手段建设

针对采矿学需要很强的三维空间想象力和实践性强等教学难点，大力推行教学方法改革，开展教学手段建设。

课堂教学采用学生参与、师生互动式教学。以专题研讨（Seminar）和课程论文为主要形式，选择适当的采矿实践问题，让学生自己查阅资料，进行课堂研讨，撰写小论文，上讲台阐述自己的“研究成果”。这一方法有效调动了学生的学习能动性，并培养其研究、解决问题的能力。互动方式可多样化，如针对已讲授的某些内容，布置学生发挥想象力，用形象的幻灯片加以表达，以此加深学生对教学内容的理解，达到牢固掌握的目的。这种看似平常的方法，实现了教师讲授与学生参与的结合、课本知识与实际问题的结合。

教学手段建设的重点之一是课件建设。采矿专业的一大特点是图纸多，各种采矿结构、工程布置都用图纸表述。空间思维能力是采矿人才必备的专业素质。过去用大量的平面、剖面图教学，学生难以建立采矿方法中各种工程的三维空间概念，无法有效掌握其空间和功能上的相互关系，既费学时又效果不佳。计算机虚拟技术为解决这一难题提供了手段。教学团队把单个采矿工艺环节和过程制作成三维动画课件，原来需要一小时讲解的内容，几分钟内学生就看得明明白白，而且影响深刻。课件还包括现场影像短片。

教学手段建设的另一个重要内容是数字化设计方法和手段的应用。发达国家的矿山全部采用专业化设计软件进行设计、计划和管理，计算机辅助优化设计是现代采矿人才必须掌握的重要技能。为此，教学组研发了具有完全自主知识产权的数字化、优化设计软件平台SmartMiner，用于课堂教学和设计实践。例如，对于露天矿采剥计划编制，过去只能讲述概念性的方法和步骤，离实际计划编制相差甚远。利用SmartMiner，一节课就可实际完成一个计划的全过程，看到计划结果，看到按计划开采后采场台阶推进位置的图纸形态和三维实体形态，使学生对计划步骤、相关因素的考虑等有一个全面掌握和深刻理解。再如露天矿最终境界设计，应用该软件不仅很快做出方案，而且可针对不同市场价格、成本等参数进行分析对比，还可使讲授的优化方法得到应用，由于用到的数据全是现场实际数据，大大拉近了教学和实际的距离。

2.2.3 能力培养建设

知识传授不等同于能力培养，知识是能力的基础，但能力培养还需要有效的实践环节。

上述参与式、互动式教学是课内能力培养的重要措施。Seminar培养了学生的查资料能力、科学思维与创新能力、分析解决问题能力、科技写作和口头表达能力，可谓一举多得；数字化设计平台的应用培养了学生的数字化设计手段和方法应用能力。

以课外创新性实践活动进一步培养学生的综合能力。措施主要有：在教师的指导下，由学生自己在课外制作矿体及采矿工艺过程的计算机三维动画模型，就某些方法制作幻灯片进行形象化表述，自选实验，参与科研项目等。这些活动可以充分发挥学生的想象力、创造力和动手能力，同时极大地提高了学生的专业课学习兴趣，丰富了课外生活。

3.改革与建设成效

3.1 教学效果成效

教学内容的体系化提高了学生的知识系统性和运用能力。教学内容的体系化使相关的采矿专业知识和技术实现有机融合，每一项技术都置于采矿工程的整体构架之中，学生既掌握各种相关知识和技术用在采矿的什么环节、如何应用，又掌握各采矿方法、工艺需要那些具体技术，有效提高了知识传授效果和学生的知识关联性、整体性和运用能力。例如，在毕业设计中，过去学生拿到设计任务后不知如何下手，对学过的知识不知道如何应用，需要指导教师再次“讲课”，每一环节都需要具体的指导。改革后，由于掌握了所学知识的关联性，大部分学生知道先做什么、后做什么，掌握每一步需要考虑的主要因素和应用的技术，对结构参数的确定也熟练得多，稍加指导就可完成设计任务。毕业后在较短的时间内就可独立承担重要技术工作。

教学内容的时代化更新了学生的专业知识结构。教学内容的更新，使采矿专业课教学紧跟世界采矿科技的发展步伐，体现信息化、生态化、优化开采和决策需要的知识。学生的专业知识结构和理念得到更新，为在实践中推行新科技的应用奠定了知识基础。这是促进我国矿业向信息化、生态化、优化开采发展并走向国际化的重要条件。

教学方法和手段的现代化使知识传授效果和效率大幅提升。参与式、互动式教学调动了学生思考问题、获取知识的积极性，大大加深了对课程内容的理解和掌握程度；计算机三维动画课件、现场影像、专业优化设计软件等现代手段的应用，不仅使教学内容空间化、形象化，而且大大缩短了课堂与实践的距离。一方面使教学效率大幅提升，过去需要1小时的内容几分钟即可讲明白，现在150多学时教授了过去六门课240多学时的内容；另一方面提升了学生的空间想象力和所学知识与实践的结合度，教学效果显著提高。