發(fā)布時間:2023-09-19 17:52:30
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇采礦工程專業(yè)研究方向,期待它們能激發(fā)您的靈感。
關(guān)鍵詞:巖土工程;采礦工程;必要性
巖土工程是土木工程大類專業(yè)的一個基本的方向,是歐美國家于20世紀60年代在土木工程實踐中建立起來的一種新的技術(shù)體制。巖土工程是以求解巖體與土體工程問題,包括地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問題,作為自己的研究對象。也就是指在工程建設(shè)中有關(guān)巖石或土的利用、整治或改造的科學(xué)技術(shù)。
而采礦工程是一門致力于礦床開采理論與方法,實踐采礦新技術(shù)的專業(yè)。隨著我國本科教學(xué)的改革與發(fā)展,逐漸形成了大采礦的格局,即由原來的地下采煤、露天采煤以及金屬礦開采等專業(yè)方向很強的分類,逐漸演化成現(xiàn)在的綜合采礦專業(yè),因此,采礦工程專業(yè)課程設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容就發(fā)生了較大的變化。
1、采礦工程專業(yè)課程設(shè)置
在本科教學(xué)改革深化之前,我校采礦工程專業(yè)除了開設(shè)公共基礎(chǔ)課之外,專業(yè)課程主要有煤礦開采學(xué)、礦山壓力及其巖層控制、巖石力學(xué)、礦井通風(fēng)與安全、井巷工程、電工學(xué)、液壓傳動與采掘機械、礦業(yè)經(jīng)濟學(xué)、礦井瓦斯防治、采礦工程英語、測量學(xué)、礦山機械設(shè)備等,專業(yè)的就業(yè)方向基本面向煤礦企業(yè)和相關(guān)的科研設(shè)計單位,就業(yè)范圍局限性很強。
但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展,本科生就業(yè)的范圍逐漸由局限的煤礦相關(guān)單位逐漸擴展到公路、建筑和水利等行業(yè),因此,本科學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo)和相應(yīng)的課程設(shè)置也需要根據(jù)形勢的發(fā)展進行相應(yīng)的調(diào)整?!稁r土工程》作為土木工程專業(yè)的一門必修課程,自然成為需要增加到新采礦專業(yè)學(xué)習(xí)的范圍之內(nèi)。
2、采礦工程專業(yè)中的巖土工程問題
采礦工程是研究將礦物從地表或地下合理采出的過程,其中必然要設(shè)計到對巖土體的開挖和利用,而且事實上,人們采礦活動過程中也確實面臨著大量的巖土工程問題,主要有以下幾個方面:
(1)露天采礦邊坡設(shè)計及穩(wěn)定加固技術(shù)
在露天采礦過程中,隨著采礦深度和廣度的增加,礦體邊坡的設(shè)計和穩(wěn)定性研究是采礦工程中面臨的首要巖土工程問題,特別是對與貴重礦體,合理邊坡角度的設(shè)計和加固方法能夠提高礦體采出率,從而創(chuàng)造巨大的效益。
(2)井下開采中巷道圍巖穩(wěn)定性問題
在井工開采的礦井中,巷道是最基本的礦井構(gòu)成單元,其圍巖穩(wěn)定性的研究不但是采礦工程專業(yè)人員,而且吸引了越來越多的土木工程工作者進入到煤礦,從事巷道圍巖穩(wěn)定性的研究。巷道圍巖穩(wěn)定不但保持了礦井的通暢,保證了井下工作人員和礦物的順利運輸,對于整個礦井的有序生產(chǎn)也有重要意義。
(3)采場圍巖穩(wěn)定性及開采優(yōu)化設(shè)計問題
采場作為礦井生產(chǎn)的工作車間,肩負著礦井主要的生產(chǎn)任務(wù),如何保證采場圍巖的穩(wěn)定,是巖土工程專業(yè)深部巖土力學(xué)行為研究方向的重要工作內(nèi)容之一,這也是采礦工程師們的重點攻關(guān)課題。礦井采場的開采優(yōu)化可以使采場圍巖的運動發(fā)生一定的變化,從而可以控制圍巖的運動時間和范圍,從而降低對采場內(nèi)機械和人員的危險性。
(4)采空區(qū)處理及地面沉降問題
礦物的開采必然會形成一定范圍的采空區(qū),采空區(qū)垮落會導(dǎo)致地表沉降,隨著我國環(huán)境保護意識的提升和采礦科技的發(fā)展,對采空區(qū)進行處理(充填開采)成為采礦工程研究的內(nèi)容之一。
采礦工程中面臨的巖土工程問題不僅僅有以上幾個方面,在采礦的保水開采、三下開采以及預(yù)測煤與瓦斯突出等方面也有很多巖土方面的內(nèi)容。
3、《巖土工程》開課內(nèi)容設(shè)置
采礦工程專業(yè)開設(shè)《巖土工程》成為必要的課程,而且根據(jù)對培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)大綱的設(shè)計,本課程可以作為采礦工程三大專業(yè)核心課程之一《礦山壓力與巖層控制》的先修課進行講解。但是由于采礦工程的特殊性,對于本課程的設(shè)置不能直接照搬土木工程專業(yè)的教材,因此,需要對相關(guān)的內(nèi)容進行分析和研究,根據(jù)采礦工程專業(yè)面臨的眾多巖土工程問題和對《礦山壓力與巖層控制》的導(dǎo)入性課程,進行相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計如下:
將課程按照巖石力學(xué)和土力學(xué)知識分為兩大部分,分別進行基本知識的講解和基本問題解決方法的案例分析。
巖石力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容為巖石與巖體的概念與關(guān)系;巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì),包括物理與水理性質(zhì),變形特征和基本的強度理論;巖體強度、變形及工程分類; 原巖應(yīng)力的一般規(guī)律以及測量方法;洞室圍巖、巖基及巖坡穩(wěn)定性分析和巖體工程的噴錨加固案例。
土力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容為土的物理性質(zhì)及工程分類;土的滲透性,流網(wǎng)及其應(yīng)用;地基土基底壓力計算,有效應(yīng)力原理,地基最終沉降量計算方法;土的抗剪強度計算;擋土結(jié)構(gòu)的土壓力計算及穩(wěn)定性分析,邊坡和圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析,擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計;地基的破壞模式及極限承載能力,地基承載力的設(shè)計值及其確定方法以及簡單的土動力學(xué)基本原理。
通過設(shè)置以上的學(xué)習(xí)內(nèi)容,重點講解巖石力學(xué)和土力學(xué)的基本概念和方法,同時結(jié)合案例進行土木工程行業(yè)的基本理論的學(xué)習(xí),傳授巖土工程中的基本問題的解決思路和解決辦法,循序漸進,有利于學(xué)生對知識的理解和掌握。
4、結(jié)語
總之,隨著我國社會經(jīng)濟的進步和采礦工業(yè)的發(fā)展,社會對采礦工程專門人才的要求和儲備有了新內(nèi)涵,采礦工程專業(yè)人才的就業(yè)渠道和范圍有了很大的拓展,普通本科層次的采礦類人才培養(yǎng)合理考慮以土木工程企業(yè)需求,在原有課程設(shè)計的基礎(chǔ)上增加《巖土工程》課程,不但可以增加采礦學(xué)生對巖土工程專業(yè)知識的接觸和理解,對于將來就業(yè)于土木工程行業(yè)的學(xué)生是一個知識的普及和儲備,而且開設(shè)本課程可以在基礎(chǔ)概念和知識方面對接下來的專業(yè)核心課程起到一個鋪墊作用。
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關(guān)鍵詞:科教結(jié)合;采礦工程專業(yè);人才培養(yǎng)模式
作者簡介:張賢平(1964-),男,湖南澧縣人,江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院,副教授。(江蘇?贛州?341000)
基金項目:本文系江西省教育廳教育改革重點資助課題“獨立學(xué)院‘科教結(jié)合’應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究”(編號:JXJG-10-79-4)的研究成果。
中圖分類號:G642?????文獻標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)28-0019-02
19世紀初,德國著名教育家洪堡為雪恥拿破侖戰(zhàn)爭中德國的失敗之辱,特別是為了讓德國人取代法國人,獲得學(xué)術(shù)和科學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)地位,他創(chuàng)建了柏林大學(xué),貫徹其首先提出的“研究教學(xué)合一”的理念。如此改革,使德國的高等教育水平、科學(xué)技術(shù)水平迅速提高。60年后,德國在普法戰(zhàn)爭中大敗法國,此后德國的科技實力位居世界首位近百年,其他國家,特別是美國和日本大力借鑒德國高等教育,也實現(xiàn)了科技方面的崛起。
我國重視科教興國,注重創(chuàng)新立國,但從我國本科生課程的設(shè)置來看,目前的本科生課程中科學(xué)前沿課程很少,絕大部分本科生徘徊在科研大門之外。據(jù)調(diào)查,國內(nèi)本科生教學(xué)較強調(diào)知識的學(xué)習(xí),而較為忽視讓其參加創(chuàng)造性活動。本科生對近現(xiàn)代科技知識的了解要比傳統(tǒng)知識薄弱,對科技基礎(chǔ)知識理解的深度不夠,對高新科技領(lǐng)域的科學(xué)術(shù)語與原理理解較差;同時本科生對研究過程與方法的本質(zhì)理解還有所欠缺,信息的獲取和處理能力有待提高。在我國采礦專業(yè)培養(yǎng)中普遍存在的問題是:課程設(shè)置不盡合理,畢業(yè)生專業(yè)知識面較窄、知識結(jié)構(gòu)不完善、創(chuàng)新能力較差,難以適應(yīng)新世紀發(fā)展的需要;在采礦專業(yè)人才產(chǎn)學(xué)研合作教育培養(yǎng)中,存在合作內(nèi)容有限、合作層次低、合作形式單一的問題;創(chuàng)造性教育不足。在學(xué)生的實習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中沒有充分發(fā)揮和調(diào)動學(xué)生的積極性,使實習(xí)與科研相結(jié)合、設(shè)計與創(chuàng)新相結(jié)合。
“科教結(jié)合”人才培養(yǎng)模式旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)造意識,通過針對不同年級大學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的不同,將科研融入課堂教學(xué)和相應(yīng)實踐環(huán)節(jié),通過在課堂上進行研討式教學(xué)或問題情景式教學(xué),將學(xué)生帶入一種研究的情景中去;充分利用第二課堂培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),將一批科研基地和教學(xué)實驗室對學(xué)生開放,使他們有了新的思想就隨時都能在實驗室動手做;對學(xué)生實行分類和按興趣選拔,讓部分成績優(yōu)秀的學(xué)生直接參與教師的科研項目,使本科生經(jīng)常有機會接觸到科研人員,一起討論,一起體會科研的環(huán)境。該培養(yǎng)模式具有實踐性、綜合性和創(chuàng)造性的特征。
一、“科教結(jié)合”人才培養(yǎng)模式的設(shè)計思路
江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院是一所辦學(xué)十多年的獨立學(xué)院,學(xué)院在繼承母體學(xué)校50多年辦學(xué)歷程的基礎(chǔ)上創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,取得了良好成效,為社會培養(yǎng)了大批應(yīng)用創(chuàng)新型人才。學(xué)院采礦工程專業(yè)進行了“科教結(jié)合”人才培養(yǎng)模式試點,逐步形成了“ 一條主線、四個層次、三個實踐環(huán)節(jié)、綜合能力提升”的人才培養(yǎng)模式,具體設(shè)計思路如下:
一條主線:培養(yǎng)具有較強實踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用創(chuàng)新型人才。
四個層次:第一個層次,完成公共課和采礦工程專業(yè)的理論學(xué)習(xí),使學(xué)生理解采礦工程專業(yè)的基本理論與知識,掌握基本操作技能,形成基本實踐能力;第二個層次,完成采礦工程專業(yè)主干專業(yè)理論學(xué)習(xí),使學(xué)生具備專業(yè)技術(shù)基本應(yīng)用能力;第三個層次,根據(jù)學(xué)生就業(yè)的崗位需求和學(xué)生的興趣愛好,設(shè)置多個專業(yè)研究興趣方向,如礦壓理論與控制方向、通風(fēng)除塵方向、系統(tǒng)工程方向等,每個方向設(shè)置一組課程。第四個層次,高質(zhì)量完成畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié),改變以往一成不變的畢業(yè)設(shè)計模式,形成適應(yīng)現(xiàn)代化礦山的運作理念,豐富畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容,讓設(shè)計與科研相結(jié)合。
三個實踐環(huán)節(jié):狠抓見習(xí)實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)三個實踐環(huán)節(jié)。針對目前實踐環(huán)節(jié)中存在的問題,如實習(xí)地點聯(lián)系難、實習(xí)經(jīng)費緊張、實習(xí)內(nèi)容不全面、實習(xí)過程過于簡單等問題,提出相應(yīng)的措施,如探索與實習(xí)基地合作的新模式,實現(xiàn)校企“雙贏”局面;實習(xí)內(nèi)容和過程多元化新模式探索。
綜合能力提升:建立采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)導(dǎo)師負責(zé)制,讓學(xué)生在完成前三個教學(xué)層次的學(xué)習(xí)后,根據(jù)自己的興趣選擇相應(yīng)研究方向的導(dǎo)師,積極參與導(dǎo)師的科研課題,深入現(xiàn)場實踐,通過科研課題與現(xiàn)場實踐的結(jié)合使學(xué)生的科研和實踐活動更加接近實際應(yīng)用,有利于增強學(xué)生的實踐能力,極大地促進了學(xué)生自主研究意識和創(chuàng)新能力的提高。
二、“科教結(jié)合”人才培養(yǎng)模式的設(shè)計
1.采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的確立
采礦工程專業(yè)的建設(shè)和教學(xué)改革將以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),以培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)與專業(yè)綜合能力為根本,針對社會對采礦工程專業(yè)人才需求的特點,依托行業(yè)、融合市場,構(gòu)建在教學(xué)理論指導(dǎo)下的培養(yǎng)模式和教學(xué)進程,深入開展課程體系的創(chuàng)新與建設(shè),進一步加強與企業(yè)合作,加強產(chǎn)學(xué)研基地的建設(shè),強化采礦工程技能培訓(xùn),全面提高教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生分析問題和解決問題能力、交流與組織協(xié)調(diào)能力、主動獲取知識能力、科學(xué)創(chuàng)新能力、工程實踐能力;培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、團隊精神和敬業(yè)精神,把采礦工程專業(yè)建設(shè)成為江西省內(nèi)具有一定知名度的品牌專業(yè)。
關(guān)鍵詞:采礦工程;力學(xué)問題;關(guān)系;探討
中圖分類號:O741+.2 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
力學(xué)是一門重要的應(yīng)用型學(xué)科。在我們?nèi)粘I钪械脑S多地方都會用到力學(xué)知識。最為典型的就是在采礦工程中的應(yīng)用。在采礦過程中會遇到許多力學(xué)問題,這些問題直接影響著采礦工程進度以及整個礦區(qū)的安全生產(chǎn)情況。工程人員必須要解決這些力學(xué)問題。
采礦工程是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,在施工過程中經(jīng)常會遇到一系列難題,其中最為典型的就是力學(xué)問題。力學(xué)問題難度很大,只有專業(yè)的力學(xué)人員才能解決。為了有效解決這個問題,筆者認為必須要加強對這采礦工程與力學(xué)問題之間關(guān)系的研究。力學(xué)有多種分類,我們對力學(xué)與采礦工程之間關(guān)系的探討可以從多個角度來進行考察,本文將從采礦工程力學(xué)和巖石力學(xué)這兩個角度來探討采礦工程同力學(xué)問題分析之間的關(guān)系。
采礦工程力學(xué)概述
采礦工程力學(xué)的實質(zhì)是在打破舊平衡的基礎(chǔ)上,尋求新的平衡。采礦工程力學(xué)是近代以來發(fā)展起來的一門應(yīng)用性和實踐性非常強的學(xué)科。采礦工程力學(xué)的應(yīng)用范圍非常廣,其中在地質(zhì),水電,地下工程,巖石工程等領(lǐng)域應(yīng)用范圍非常大。力學(xué)對采礦工程的影響主要體現(xiàn)在兩方面:一是力學(xué)本身是采礦工程的理論基礎(chǔ),二是力學(xué)的發(fā)展又進一步促進了采礦工程技術(shù)的進步。力學(xué)的主要目的是要尋求新的平衡,而采礦工程的最終目標(biāo)是要通過打破億萬年的穩(wěn)定的地層,來獲得資源。采礦工程往往需要把大巖石碾碎成小巖塊,而后再把小巖快進行粉碎。力學(xué)的主要目的是要保證在采礦過程中有一個平衡的空間。
與其他類型的力學(xué)學(xué)科相比,采礦工程力學(xué)有其自身特點。與傳統(tǒng)的固體力學(xué)相比,采礦工程中用到的力學(xué)具有以下幾個特征:首先是采礦工程力學(xué)是通過打破穩(wěn)定的地層來尋找新的平衡,而傳統(tǒng)的固體力學(xué)是通過使用材料,來設(shè)計一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);其次是在采礦工程力學(xué)中巖石不是單純的材料。巖石是天然的地質(zhì)體,其本身具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和條件,我們在采礦過程中不能單純地把巖石看作材料。最后是在采礦工程中不能忽視地應(yīng)力的影響。巖石本身具有地應(yīng)力。地應(yīng)力是造成巖石工程變形的主要原因。因而加強地應(yīng)力的研究就顯得非常重要。采礦工程力學(xué)與其他力學(xué)不同的一個顯著區(qū)別就是地應(yīng)力。經(jīng)過人們多年的實踐研究,發(fā)現(xiàn)礦區(qū)巖石本身的地應(yīng)力具有不確定性。地應(yīng)力的不確定性增加了采礦工程的風(fēng)險,我們要想控制這種風(fēng)險就必須要加強對巖石地應(yīng)力不確定性的研究。
采礦工程與力學(xué)問題之間的關(guān)系
在明確了采礦工程力學(xué)的基本概念之后,筆者就來詳細探討采礦工程與力學(xué)問題之間的關(guān)系。針對兩者關(guān)系的探討,我們首先必須要了解采礦工程常見的力學(xué)問題,而后才能談得上探討理解兩者的關(guān)系。
采礦工程中常見的力學(xué)問題
筆者經(jīng)過對采礦工程進行深入調(diào)查并結(jié)合多年的實踐經(jīng)驗,認為當(dāng)前我國采礦工程中常見且非常重要的問題有以下幾個:一是對采場地壓進行科學(xué)預(yù)測和控制;二是對礦石自然或者受力崩落規(guī)律的掌握;三是對采礦工程中造成的地表沉陷問題的研究以及如何控制它所造成影響的探究;四是相關(guān)爆破問題以及非爆破破碎方式的掌握;巖石破碎既可以運用爆破方式也可以采用非爆破的形式。在礦區(qū)開采過程中必須要結(jié)合礦區(qū)自身的特點來進行選擇;五是對軟巖巷道的維護。
采礦過程中力學(xué)問題的解決方案
針對礦區(qū)采礦過程中遇到的問題,筆者認為主要是要從三個角度來解決。
一是在采礦過程中要高度重視反饋信息的作用。在礦區(qū)開采過程中及時分析各種反饋信息,通過分析這些信息來不斷調(diào)整和修改開采方法。這是有效預(yù)防和解決問題的重要手段。采礦工程本身具有一定的短期性。采礦過程中的碾碎與穩(wěn)定等工序在時間和空間上的布局會對采礦效果造成嚴重影響,這是需要我們在采礦過程中必須要高度重視的問題。
二是科學(xué)準(zhǔn)確的測量。在開采過程中科學(xué)準(zhǔn)確的測量是提高開采效率的重要手段,在開采礦區(qū)過程中對各種數(shù)據(jù)的精確測量有利于工程人員進一步掌握地質(zhì)工程狀況,有助于主動解決問題。開采過程中主要是對平常位移和數(shù)據(jù)來進行準(zhǔn)確測量的,與其他數(shù)據(jù)相比,平常位移和數(shù)據(jù)更容易測量。加強對于平常位移和數(shù)據(jù)的研究是提升采礦水平的重要手段,同時還可以借助聲音發(fā)射等手段來進行調(diào)整。
三是對采礦工程進行科學(xué)的可靠性分析。在實際的礦區(qū)開采過程中會受到多種因素的影響,不確定性很大。因而加強對采礦工程的可靠性分析就顯得尤為重要。礦區(qū)巖體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是非線性的,這種非線性會嚴重影響到可靠性分析。在實際開采過程中對礦區(qū)可靠性的要求并不是要達到百分之百。只要可靠性達到百分之八十就可以進行施工。因而對礦區(qū)工程的可靠性測量必須要科學(xué)準(zhǔn)確。這樣可以降低采礦工程的代價,同時還可以節(jié)省計算時間。對采礦工程的可靠性分析是一個重要內(nèi)容,值得我們在未來下大力氣研究。
(三)崩落采礦與巖石力學(xué)之間的關(guān)系
上文提到了采礦工程力學(xué)同采礦工程的關(guān)系,接下來筆者就來探討以下巖石力學(xué)同采礦工程之間的關(guān)系。巖石力學(xué)同采礦工程力學(xué)之間的關(guān)系集中表現(xiàn)在崩落采礦與巖石力學(xué)的關(guān)系。首先來看巖石力學(xué)的概念,巖石力學(xué)是一門研究地殼巖石運用,破壞,變形規(guī)律的學(xué)科。巖石力學(xué)是力學(xué)的一個重要分支。巖石力學(xué)具體的研究方向包括以下幾個方面:一是巖石的壓力;二是巖石的斷裂;三是巖石的穩(wěn)定性分析;四是巖石的抗力系數(shù);五是巖石的強度;六是巖石的數(shù)學(xué)模型。巖石力學(xué)的重點是有兩個:一是對巖性,地下水,構(gòu)成破壞帶,地下水等地質(zhì)因素和巖石開采方式的研究;二是對巖石的力學(xué)性質(zhì)的研究。加強這兩方面的研究對于提升采礦工程的效率具有重要意義。但由于巖石本身具有不確定性且各種要素之間的關(guān)系很難用數(shù)學(xué)模型表達出來,這就給巖石力學(xué)的研究帶來很大難度。
上文提到巖石力學(xué)與崩落采礦的關(guān)系非常密切,接下來,筆者就來詳細論述巖石力學(xué)在崩落采礦中的作用。筆者認為巖石力學(xué)在崩落采礦中起著非常關(guān)鍵的指導(dǎo)作用。在崩落采礦過程中首先要對巖體本身的屬性有深入了解。只有在了解了巖體本身的屬性之后,才能真正高效安全地實現(xiàn)崩落開采。針對巖體特征的了解,我們主要是從巖體的力學(xué)特點,斷層大小,方向,傾斜角,段層面本身的特點和組成應(yīng)力;巖石的抗剪強度,抗拉抗壓系數(shù),地應(yīng)力等角度來進行考察。巖體特征考察的主要目的是要考察巖體的可崩性;在確定了巖石可崩性之后接下來就是制定崩落采礦方案,針對崩落采礦方案的制定必須要嚴格按照相關(guān)規(guī)定結(jié)合巖體本身的特性來進行設(shè)計。
隨著我國煤炭資源形勢日益緊張,我國采礦工程技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展。采礦工程技術(shù)與力學(xué)之間有著很緊密的聯(lián)系。力學(xué)是采礦工程的理論基礎(chǔ),在采礦工程形勢日益復(fù)雜的今天,加強采礦工程同力學(xué)問題分析之間關(guān)系的探討具有非常重要的意義。本文從采礦工程力學(xué)與巖石力學(xué),這兩個角度探討了兩者之間的關(guān)系。由于巖體本身具有不確定性,因而筆者認為加強對巖體力學(xué)特性的了解,尤為重要。
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關(guān)鍵詞:采礦工程;創(chuàng)新性人才;培養(yǎng)模式
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)45-0104-02
社會發(fā)展和科技進步對創(chuàng)新性人才的需求越來越迫切,我們國家高等教育目前推行的卓越工程師培養(yǎng)計劃與專業(yè)認證,都是為了使我們國家工程教育培養(yǎng)的學(xué)生具創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的人才,因此圍繞如何為社會培養(yǎng)具有全面創(chuàng)造性的創(chuàng)新人才,構(gòu)建創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式,是每一個采礦工程專業(yè)教育工作者應(yīng)該考慮的問題。
一、采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式剖析
山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)是原山東礦業(yè)學(xué)院建校就已開辦的老專業(yè)之一,開設(shè)于1951年,經(jīng)過60多年的發(fā)展建設(shè),為國家培養(yǎng)了數(shù)千名優(yōu)秀畢業(yè)生以及活躍在祖國各條戰(zhàn)線的采礦與工程技術(shù)專家,為我國的社會進步和經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻。采礦工程專業(yè)自開辦以來采礦工程專業(yè)始終堅持以煤炭行業(yè)需求為向?qū)В瑖@采礦開展人才培養(yǎng)工作,形成了較為成功和獨特的人才培養(yǎng)模式,2007已經(jīng)成為國家級特色專業(yè)建設(shè)點,2009年通過教育部專業(yè)認證、2011年獲批教育部卓越工程師計劃。
傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式在長期的教育實踐過程中曾發(fā)揮了非常重要的作用,但隨著我國采礦業(yè)的發(fā)展和煤炭需求的增加,煤炭企業(yè)生產(chǎn)能力的進一步擴大,開采機械化水平的進一步提高以及對專業(yè)人才要求水平的提高,具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合型煤炭專業(yè)人才緊缺的矛盾日益顯著。原有的培養(yǎng)體系在教育過程中已表現(xiàn)出了一些明顯的不足之處:
1.對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)力度不夠,創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)有待提高;
2.實驗教學(xué)環(huán)節(jié)較弱,開放性實驗室少,設(shè)計性、綜合性實驗比例偏低;
3.校外實踐基地建設(shè)困難,實習(xí)環(huán)節(jié)不能保證,影響實習(xí)效果;
4.專業(yè)課程設(shè)置口徑偏窄,影響了畢業(yè)生的適應(yīng)性,不能滿足市場經(jīng)濟的需要;
5.專業(yè)課安排不盡合理,教學(xué)內(nèi)容也顯陳舊,教材內(nèi)容滯后于現(xiàn)場應(yīng)用。
如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的采礦工程專業(yè)人才是擺在我們面前一個首要的問題。
二、采礦工程專業(yè)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式建設(shè)
采礦工程專業(yè)依托采礦工程國家重點(培育)學(xué)科和教育部重點實驗室(礦山災(zāi)害預(yù)防與控制)在人才、教學(xué)、科研和實驗室方面的優(yōu)勢,結(jié)合國家級特色專業(yè)、省級品牌專業(yè)建設(shè),針對原有培養(yǎng)體系的不足,把構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系和條件保障體系作為教學(xué)改革的重點,在人才培養(yǎng)體系的各個環(huán)節(jié)進行了有重點、分層次的改革,在人才條件保障體系方面投入了大量的人力、物力支持創(chuàng)新型人才培養(yǎng),取得了一定的成效。
(一)構(gòu)建科學(xué)規(guī)范的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)教學(xué)體系
1.優(yōu)化與調(diào)整采礦工程專業(yè)培養(yǎng)方案。調(diào)整后的采礦工程專業(yè)培養(yǎng)方案以培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才為目標(biāo),突出本專業(yè)在礦山壓力與巖層控制、開采沉陷與環(huán)境保護、采礦方法與工藝等研究方向上的礦業(yè)特色,以煤為主、兼顧非煤礦山與巖土工程,以素質(zhì)教育和能力教育為主線,突出學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)。
設(shè)置科研創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié),啟動“大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃”和“大學(xué)生創(chuàng)新行動計劃”,積極鼓勵大學(xué)生開展創(chuàng)新實驗以及各項學(xué)科競賽、專利發(fā)明等,獲取科研創(chuàng)新學(xué)分,全面培養(yǎng)和提高采礦工程專業(yè)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。
開設(shè)研討與探究課程,包括研討課、專業(yè)導(dǎo)論課、學(xué)科前沿課程、名師講座等,提高大學(xué)生創(chuàng)新意識,強化學(xué)生分析問題和解決問題的基本能力。
突出實踐能力的培養(yǎng),提高實踐教學(xué)在教學(xué)計劃中的學(xué)分比重,大幅度增加綜合性、設(shè)計性實驗的比例,不斷完善理論教學(xué)與實踐教學(xué)培養(yǎng)模式。
在生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)環(huán)節(jié)進行積極探索,與企業(yè)緊密合作,依據(jù)現(xiàn)場需求增加專題研究訓(xùn)練,加強CAD在設(shè)計中的應(yīng)用,提高了學(xué)生的應(yīng)用操作能力和綜合設(shè)計能力。
2.構(gòu)建與培養(yǎng)方案相適應(yīng)的課程體系。在過去課程體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,更新教育理念,構(gòu)建和優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu),整合教學(xué)內(nèi)容,以適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要。通過調(diào)整課程設(shè)置和課程內(nèi)容,按基礎(chǔ)理論知識與實驗、專業(yè)理論知識與實踐、綜合能力與創(chuàng)新三個層次設(shè)置課程,構(gòu)建通識教育基礎(chǔ)課程模塊、專業(yè)大類課程模塊、專業(yè)主干課程模塊和專業(yè)選修課程模塊四大課程模塊;強調(diào)大學(xué)基礎(chǔ)階段的“通識教育”,拓寬學(xué)生的專業(yè)知識面,增加科研創(chuàng)新和強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié),探討培養(yǎng)創(chuàng)新思維教育模式,組織學(xué)生積極開展各類社會實踐活動,進行創(chuàng)新性實驗和實踐,提升學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
3.開展教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容的研究與改革。通過開展以創(chuàng)新教學(xué)為主的教學(xué)方法研究、改革教學(xué)手段,加大多媒體輔助教學(xué)的力度、對原有的課程教學(xué)內(nèi)容進行重組、加強專業(yè)品牌課程、特色教材建設(shè)等一系列改革,使專業(yè)課程建設(shè)取得了一定的成效。精品課程建設(shè)方面,建設(shè)了《開采損害與環(huán)境保護》《礦井通風(fēng)與安全》國家級精品課程和國家精品資源共享課程,其中,《礦山壓力與控制》為代表的礦山安全類課程獲批省級精品課程群。對于教材建設(shè),根據(jù)最新修訂的人才培養(yǎng)方案中課程體系、課程內(nèi)容的優(yōu)化組合情況,從滿足教學(xué)需要出發(fā),在盡量使用國家21世紀統(tǒng)編教材的前提下,積極組織或參加編寫出版了能反映教師教學(xué)改革和科學(xué)研究成果的特色教材,《礦井特殊開采》《礦井通風(fēng)與安全》《礦山壓力控制》獲得山東省優(yōu)秀教材,2012年,《礦山壓力與巖層控制》《工程爆破》《構(gòu)造復(fù)雜煤層開采》和《礦井通風(fēng)與安全》已獲批國家“十二五”規(guī)劃教材。
(二)構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的條件保障體系
1.國家重點實驗室優(yōu)質(zhì)資源共享,實施開放式實驗教學(xué),提高學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。2013年,我校獲批成為礦業(yè)工程國家級實驗示范中心,因此采礦工程專業(yè)充分利用學(xué)科與實驗室建設(shè)的優(yōu)勢,積極整合實驗教學(xué)資源,籌措建設(shè)資金,逐步改善實驗教學(xué)條件。近四年投入經(jīng)費500余萬元用于采礦工程專業(yè)實驗室購置設(shè)備,先后添置了“現(xiàn)代化礦井仿真模型”和“礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)”等大型本科教學(xué)實驗設(shè)備,購置了“可視化數(shù)字礦山設(shè)計系統(tǒng)”等多套軟件,自行研制了“機械模擬實驗系統(tǒng)”,修復(fù)了“煤炭地下氣化工藝實驗臺”,極大地改善了實驗教學(xué)條件。在培養(yǎng)方案中改革課程中的實驗內(nèi)容,縮小驗證性實驗、增加綜合性、設(shè)計性實驗比例,目前綜合性和設(shè)計性實驗開出率已超過80%。同時實施開放式實驗教學(xué),學(xué)生通過網(wǎng)站預(yù)約,可以來實驗室進行自主設(shè)計性實驗。
2.校企深度合作,增加綜合性校外實踐基地建設(shè)。近幾年,采礦工程每學(xué)年有400名左右的學(xué)生進行認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)。實習(xí)任務(wù)重、人員多,實習(xí)地點分散。針對這種現(xiàn)狀,我校積極構(gòu)建校企合作平臺,保證學(xué)生實習(xí)工作的順利開展。在校外實踐基地的建設(shè)過程中,近年來,采礦工程專業(yè)在原有校外實踐基地的基礎(chǔ)上新增了5個校外實踐基地,積極探索出多形式、多類型的校外實踐基地建設(shè)新模式:一是校企共建型,如與山東能源集團、攀煤集團、皖北煤電集團的聯(lián)合辦學(xué);二是科研帶動型,如與神華集團、兗礦集團等單位的合作。學(xué)生通過參加現(xiàn)場生產(chǎn)勞動,熟悉生產(chǎn)過程,參加生產(chǎn)實踐以及結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識參與生產(chǎn)管理、技術(shù)革新及課題研究。通過實踐,學(xué)生的實際工作能力、創(chuàng)新能力等都有了較大的提高。
3.多途徑加強師資隊伍建設(shè)。創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需要一支教學(xué)水平和現(xiàn)場經(jīng)驗兩方面都過硬的師資隊伍。為此本專業(yè)一方面,加大了人才引進和培養(yǎng)力度,依托教育部、山東省重點學(xué)科和重點實驗室及泰山學(xué)者優(yōu)勢學(xué)科團隊建設(shè)等學(xué)科平臺,培養(yǎng)和引進高水平年輕學(xué)科、學(xué)術(shù)帶頭人,培育學(xué)術(shù)團隊,形成整體結(jié)構(gòu)趨于優(yōu)化,人才優(yōu)勢明顯,實力雄厚,發(fā)展勢頭強勁的師資隊伍,使得專業(yè)教師隊伍年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)及能力結(jié)構(gòu)等方面更加合理;另一方面與企業(yè)合作,不斷完善校內(nèi)專任教師到礦山企業(yè)、科研部門學(xué)習(xí)交流,礦山企業(yè)、科研部門高技能人才到校兼職授課的制度和機制;再者,建立教師培訓(xùn)、交流和深造的常規(guī)機制,加強采礦工程專業(yè)的國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流活動,引進先進的教學(xué)理念。初步形成了一支了解礦業(yè)發(fā)展需求、現(xiàn)場經(jīng)驗豐富、教學(xué)水平高且熱愛教學(xué)工作的高水平專兼結(jié)合的教師隊伍,能夠滿足培養(yǎng)優(yōu)秀礦業(yè)類創(chuàng)新型人才的需要。目前,每年采礦工程專業(yè)都要派2名教師到企業(yè)掛職鍛煉,到目前共聘請了8名兼職教授來校授課、講座,并且每年有3名左右的教師到國內(nèi)外高校交流訪學(xué)。
這些資源為改善學(xué)習(xí)、科研條件,拓寬學(xué)生的專業(yè)知識面,活躍學(xué)術(shù)氣氛,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
三、取得的成果
山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)充分利用已有學(xué)科平臺與專業(yè)平臺,改革人才培養(yǎng)體系,進行創(chuàng)新型人才培養(yǎng),在人才培養(yǎng)方面取得了顯著成效:在校大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力、社會實踐能力、綜合素質(zhì)有了顯著提升;學(xué)生考研率,四、六級通過率居全校各專業(yè)前列,培養(yǎng)的本科生深受全國各用人單位青睞;畢業(yè)生就業(yè)率穩(wěn)步提高;已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生在不同的工作崗位建功立業(yè),成績突出。該人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建與實施可為其他高校采礦工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供借鑒。
1.1建設(shè)目標(biāo)
將社會進步的需求和能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作為依托,對當(dāng)前采礦工程專業(yè)的優(yōu)勢和特色進行保留,在這個基礎(chǔ)之上將人才培養(yǎng)的全過程都貫穿著對學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),對人才培養(yǎng)的方案和課程體系進行優(yōu)化,對教學(xué)的內(nèi)容和專業(yè)內(nèi)涵進行擴充,要對新教材的建設(shè)進行加強,還要推動教學(xué)管理和質(zhì)量保障體系的建立,提升教學(xué)團隊的能力,提高院校實踐教學(xué)的硬件能力,只有這樣,才能夠培養(yǎng)更多的基礎(chǔ)扎實、能力強、知識廣、綜合素質(zhì)高的采礦人才。
1.2建設(shè)方案
1.2.1對于采礦專業(yè)國內(nèi)國外發(fā)展的動態(tài)進行充分的掌握和全面的調(diào)研,在此基礎(chǔ)之上,將“學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、實踐、交流、適應(yīng)”這5項能力作為培養(yǎng)采礦專業(yè)人才的標(biāo)準(zhǔn),將培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為核心,對本科人才培養(yǎng)方案進行調(diào)整。
1.2.2要對課程體系和教學(xué)內(nèi)容進行進一步的優(yōu)化,要將專業(yè)實驗室作為建設(shè)的重點,在這個基礎(chǔ)之上,要對獨立實驗課程的建設(shè)力度進行加大,對實驗內(nèi)容和實驗程度要更強調(diào)綜合性、創(chuàng)新性、研究性,對于實驗室的開放程度也要加強。
1.2.3要對建設(shè)新教材的步伐進行快速的推動,在教材中要引入最新科研成果的內(nèi)容,對于重點主干課程的新教材的編寫要加大力度,還要設(shè)計新的畢業(yè)設(shè)計配套圖冊,教育部將一些采礦工程專業(yè)的課程教材的修訂納入了國家級規(guī)劃教材的建設(shè)。
1.2.4要對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行強化,對于實踐教學(xué)的改革要進一步的深入,更好的實行系統(tǒng)化的改革,其改革重點是專業(yè)實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計。要對專業(yè)實習(xí)的模式進行改變,傳統(tǒng)專業(yè)實習(xí)模式中,老師充當(dāng)主導(dǎo)者的角色,要對這一點進行改革,要讓學(xué)生在專業(yè)實習(xí)中充當(dāng)主角,要對學(xué)生的交流和適應(yīng)能力進行培養(yǎng)和加強。在對課程設(shè)計進行改革強化的時候,還要對畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和形式進行調(diào)整,這樣有利于學(xué)校培養(yǎng)出適應(yīng)不同社會層次需求的人才。
1.2.5要將課程負責(zé)制在教學(xué)中推行,還要推行對教學(xué)團隊的建設(shè),要對教學(xué)團隊中人員的搭配中要注意老中青的合理配置,還要根據(jù)教師的研究方向和不同老師的不同教學(xué)特長組建最好的專業(yè)課程教學(xué)團隊。為了使教師的積極性得到充分的調(diào)動,可以通過實行課程負責(zé)制來達到目的。對于課程負責(zé)人的選擇,要根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗豐富程度和教學(xué)效果的好壞來確定,盡量選擇教授或者教學(xué)骨干擔(dān)當(dāng)課程負責(zé)人,其他相關(guān)的教師為課程設(shè)計團隊的成員,課程教學(xué)工作由教學(xué)團隊來完成,和教學(xué)相關(guān)的教材的編寫工作也要有教學(xué)團隊來完成,對于創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程的改革需要課程組織形式的保證,實踐環(huán)節(jié)的改革也需要課程組織形式的保證。
1.2.6要將國家級重點學(xué)科的優(yōu)勢作為依托來將本科導(dǎo)師制進行全面的推廣,要讓學(xué)生在課題研究早期就進入課題組,和導(dǎo)師一起完成科研工作,要將畢業(yè)設(shè)計分組和導(dǎo)師制培養(yǎng)進行有機的結(jié)合,這樣有利于科研訓(xùn)練連貫性的加強。
二、采礦工程特色專業(yè)建設(shè)的進展
2.1調(diào)整人才培養(yǎng)方案
在過去采礦工程專業(yè)教學(xué)中,主要是對大學(xué)生的學(xué)習(xí)和實踐能力培養(yǎng)為主的,而為了順應(yīng)社會對于人才需求的變化,要調(diào)整人才的培養(yǎng)方案,將培樣學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力為主,這也是進行人才培養(yǎng)方案調(diào)整的目的。要培養(yǎng)更加全面的的采礦工程專業(yè)人才,不僅要具有扎實的采礦專業(yè)知識基礎(chǔ),而且綜合能力要強,具備很好的創(chuàng)新能力和實踐能力,能夠在采礦一線從事生產(chǎn)管理、施工管理、科學(xué)研究的全方面高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。
2.2優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)
應(yīng)該將多種畢業(yè)設(shè)計組織方式在人才培養(yǎng)中推行,例如面向設(shè)計單位、部分研究生可以推行“大設(shè)計、小專題”的組織方式;面向非煤系統(tǒng)、研究生、科研院??梢酝菩小靶≡O(shè)計、大專題”的組織方式;面向研究生、科研院校可以推行“全專題”(類似研究生論文)研究方式。對于實習(xí)組織也要采取不同的方式,要以指導(dǎo)教師支持為輔,學(xué)生自主聯(lián)系實習(xí)單位為輔??梢圆扇∠率鋈N方式:第一種是對于那些被分配到同一實習(xí)單位的學(xué)生,讓這些學(xué)生組成一個小組,現(xiàn)場導(dǎo)師負責(zé)指導(dǎo)工作,學(xué)生進行自主室習(xí);第二種是校內(nèi)的導(dǎo)師聯(lián)系實習(xí)點,校內(nèi)和現(xiàn)場雙導(dǎo)師負責(zé)指導(dǎo)學(xué)生進行自主實習(xí);第三種是推薦的研究生,還有就是參加導(dǎo)師制的學(xué)生,直接和導(dǎo)師進行聯(lián)系,進行自主實習(xí)。對于畢業(yè)答辯工作也要加強,在改變了畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和形式之后,應(yīng)該嚴格的把好出口關(guān)??梢酝ㄟ^分小組的形式進行畢業(yè)答辯,一個小組的成員共同完成一個礦井的設(shè)計,然后一起答辯,對于在這個礦井設(shè)計中自己負責(zé)的部分進行內(nèi)容的介紹,然后老師進行適當(dāng)?shù)奶釂枴?/p>
2.3充實實驗教學(xué)內(nèi)容
為了使學(xué)生可以更方便的對實驗課程進行預(yù)習(xí),對實驗內(nèi)容的具體操作進行了解,要制作全過程的視頻。還要通過互聯(lián)網(wǎng)建立虛擬實驗室,可以采用虛擬現(xiàn)場、三維動畫等軟件。開發(fā)出“煤礦綠色開采技術(shù)”、“現(xiàn)代化礦井漫游系統(tǒng)”、“頂板離層指示儀安裝”、“深基點多點位移計安裝”、“頂板離層指示儀安裝”等。學(xué)生可網(wǎng)上共享。還要增建“巷道支護質(zhì)量監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)”,能夠?qū)Σ煌臄嗝嫦锏肋M行變形和應(yīng)力的監(jiān)測,利于學(xué)生使用各種儀器儀表。
三、總結(jié)