采礦工程技術(shù)的應(yīng)用研究(4篇)
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由于采礦工程的環(huán)境比較復(fù)雜，各種不定因素較多，使得采礦工程存在較多問題，必須注重可視化技術(shù)的合理應(yīng)用，才能使其得到優(yōu)化設(shè)計，從而在充分結(jié)合各種可視技術(shù)的同時，不斷提高采礦工程的管理水平，更生動、具體的對采礦工程的各種情況進行全面分析，最終推動采礦工程整體效益不斷提升。
1計算機輔助設(shè)計的可視化技術(shù)應(yīng)用
由于采礦工程的作業(yè)場所基本上都是在地下，并且，生產(chǎn)過程中涉及的環(huán)節(jié)比較多，工序比較繁雜，主要由排水、通風(fēng)和動力供應(yīng)等多個系統(tǒng)組成。因此，巷道空間呈現(xiàn)交錯狀態(tài)，使得工程技術(shù)人員不能很準確的確定井下系統(tǒng)的巷道空間位置。與此同時，采礦工程公衡目前使用的資料很多都是工程平面圖和刨面圖，基本上沒有三維立體的礦井巷道系統(tǒng)模型，導(dǎo)致采礦生產(chǎn)的工作人員只能根據(jù)自己的想象來判斷巷道的三維位置。計算機輔助設(shè)計的可視化技術(shù)應(yīng)用，通過采用Auto軟件來構(gòu)建三維立體模型，可以使礦井巷道的分布更加清晰、可辨，具有非常好的可視化效果。通過合理的利用Auto計算機輔助軟件，可以讓技術(shù)人員對礦井的三維結(jié)構(gòu)有更深刻的了解，以在構(gòu)建三維模型的過程中發(fā)現(xiàn)更多解決問題的辦法，同時，在熟悉Auto計算機輔助軟件的過程中，采礦工程的相關(guān)技術(shù)人員可以更快速的懂得三維礦山系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，使得三維立體礦井模型的制作完成后，可以取得更好的視覺效果，最終達到提高采礦工程生產(chǎn)效率的目的。
2數(shù)值模擬的可視化技術(shù)應(yīng)用
一般情況下，對礦山壓力、巖層控制問題等進行分析都需要構(gòu)建動態(tài)的三維空間，才能使采礦工程的各種影響因素得到全面分析。而比較常見的情況是，工程技術(shù)人員親自到礦井現(xiàn)場進行觀測，整個采礦過程都是靜態(tài)現(xiàn)象，雖然可以及時發(fā)現(xiàn)巷道變形、巷道支護損害等問題，但礦山的壓力變化情況、變形破壞過程等根本無法用肉眼透視。因此，采用數(shù)值模擬的可視化技術(shù)，可以對各種情況進行有效模擬，將整個礦山的壓力變化情況、不同部分的變形情況等清晰顯示出來。例如：在采礦過程中，頂板巖層受力變形過程的數(shù)值模擬，上部為邊界，根據(jù)各層分布情況和深度來施加相同的重力，兩邊分別為支邊，下邊為固定點，以保持水平方向的平穩(wěn)。與此同時，對定板巖層隨著開采層變化而產(chǎn)生的應(yīng)力進行計算，并獲得其分布情況，使礦山整體結(jié)構(gòu)和空間變化情況得到演示，可以有效的對礦山壓力、巖層控制問題進行準確分析。由此可見，數(shù)值模擬的可視化技術(shù)應(yīng)用，可以有效與其它可視化技術(shù)相結(jié)合，是我國采礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要支持。
3地質(zhì)測量的可視化技術(shù)應(yīng)用
由于我國地域比較寬廣，地質(zhì)結(jié)構(gòu)多種多樣，使得采礦工程的生產(chǎn)難度和管理難度較大，給采礦施工順利進行造成一定阻礙。因此，在進行采礦施工前，必須對開采區(qū)進行比較仔細、全面的地質(zhì)測量，了解不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)律，才能更好的進行采礦作業(yè)，避免意外安全事故發(fā)生。在進行資質(zhì)測量時，采用的可視化技術(shù)主要是聲波探測和地震勘探兩種，以對較大范圍內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、局部地層的結(jié)構(gòu)、礦物質(zhì)的所在位置和分布情況等有更全面的了解。通過可視化技術(shù)的合理用，可以獲得較多地震勘探數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)等，從而根據(jù)數(shù)據(jù)繪制等值線和等紙面等，使得礦藏的走向、范圍等都能得到比較詳細的呈現(xiàn)。與此同時，通過上述相關(guān)數(shù)據(jù)、曲線圖等，工程技術(shù)人員和相關(guān)專業(yè)人員可以對各種原始數(shù)據(jù)給以比較準確的解釋，以獲得礦藏的儲存量、分布情況等。由此可見，通過地質(zhì)測量的可視化技術(shù)應(yīng)用，采礦工程中的打井作業(yè)可以獲得比較準確的指導(dǎo)，使無效井位數(shù)量有效減少，在節(jié)約開采成本、提高開采效率和提升綜合效益等方面有著非常重要的影響。另外，GIS的逐步推廣，使地質(zhì)相關(guān)信息的采集、管理、應(yīng)用和分析等變得更加方便和快捷，可以將原始的數(shù)據(jù)、采礦參數(shù)信息等轉(zhuǎn)換為地圖，將不同數(shù)據(jù)之間存在的空間關(guān)系展示出來，從而便于工程技術(shù)人員、相關(guān)管理人員通過影像、數(shù)字地圖等對礦產(chǎn)的分布情況、礦山的規(guī)劃設(shè)計等進行全面分析。
4結(jié)語
綜上所述，現(xiàn)展中，可視化技術(shù)在采礦工程中的不斷推廣和應(yīng)用，可以很好的滿足我國采礦業(yè)的發(fā)展需求，通過計算機輔助技術(shù)對各種圖片進行處理，在對礦山整體情況有更全面的了解同時，對礦藏各種情況的掌握可以更加準確，是我國采礦工程未來發(fā)展的必然趨勢。
作者：王建紅 單位：山西華寧焦煤有限責(zé)任公司
第二篇：采礦工程的采礦技術(shù)與施工安全的研究
由于采礦工程具有作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多變、影響因素多等多個特點，使得安全事故發(fā)生比較頻繁。因此，對采礦工程的采礦技術(shù)于施工安全有比較全面的了解，可以更好的提高采礦工程施工全過程的安全性，對于促進我國采礦事業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。
1采礦工程的采礦技術(shù)特點
根據(jù)相關(guān)調(diào)查和分析可知，采礦工程的采礦技術(shù)特點主要包括三個方面：第一個方面是，井下采礦工藝技術(shù)比較復(fù)雜。與露天采礦技術(shù)相比，井下材料技術(shù)存在的安全影響因素更對，使得采礦安全性和生產(chǎn)效率都比較低。由于井下采礦作業(yè)場地較小，受到各種不定因素的影響，存在較大安全隱患。因此，要不斷提高采礦技術(shù)水平，才能提高施工安全性；第二個方面是，井下的采礦技術(shù)相對更多。在不同規(guī)模和不同類型的采礦工程中，采礦技術(shù)的選擇和應(yīng)用情況等都不一樣，如在井下采礦中比較常用的長壁開采技術(shù)，在煤礦開采中的應(yīng)用較廣，而金屬礦產(chǎn)的開采業(yè)應(yīng)用非常少。由此可見，井下采礦技術(shù)相比露天采礦技術(shù)要多很多；最后一個方面是，采礦技術(shù)更新速度比較快。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，采礦工程數(shù)量越來越多，是社會不斷發(fā)展的必然趨勢，使得采礦技術(shù)得到不斷更新。與此同時，企業(yè)想要獲得更多利潤，就必須不斷提高采礦技術(shù)水平，才能提高采礦效率和質(zhì)量，最終提升企業(yè)的市場競爭力。
2采礦工程的采礦技術(shù)應(yīng)用
2.1采場圍巖中控制技術(shù)的應(yīng)用
在采礦工程的實際施工過程中，相關(guān)技術(shù)人員必須對采場周圍的情況有比較充分了解，如巖石的結(jié)構(gòu)、采場圍巖的基本情況等，才能不斷完善采場圍巖的控制理論。同時，對難度較高的采礦層進行合理分析，如穩(wěn)定性、構(gòu)造和傾斜度等，以對整個采礦環(huán)境有更深入的了解；對環(huán)境比較惡劣的情況下，支護圍巖與同放頂巖層之間的作用情況、支護效果和支護技術(shù)等進行分析和檢測，以不斷完善相關(guān)技術(shù)。另外，還有對部分巖層的控制技術(shù)進行分析，如沖擊地壓發(fā)生時的有效預(yù)測和防治，以有效提高采礦效率，保證采礦工程的整體質(zhì)量。
2.2深礦井的開采技術(shù)應(yīng)用
目前，采礦工程中的幾個主要關(guān)鍵技術(shù)是沖擊礦壓防治、礦壓控制、瓦斯與熱害處理和井巷布置等，根據(jù)深礦井的開采情況可知，采礦技術(shù)正在不斷創(chuàng)新和提升中，主要應(yīng)用的采取技術(shù)有作業(yè)場所周圍環(huán)境的觀測技術(shù)、深井圍巖結(jié)構(gòu)與應(yīng)力場分布研究技術(shù)、深井沖擊礦壓監(jiān)測技術(shù)與防治技術(shù)、深井高產(chǎn)高效采礦配套技術(shù)等，在促進我國采礦事業(yè)可持續(xù)發(fā)展上發(fā)揮著重要作用。
3采礦工程的施工安全策略
在實際生產(chǎn)過程中，需要采取的施工安全策略主要有如下兩個方面：
3.1完善相關(guān)管理機制，嚴格按照規(guī)范標準執(zhí)行
根據(jù)采礦工程的實際情況，不斷完善各種管理機制，合理構(gòu)建科學(xué)的生產(chǎn)責(zé)任之地，有效明確各崗位的作業(yè)流程，以嚴格按照相關(guān)規(guī)范標準執(zhí)行，確保采礦工程施工順利進行，使全體員工的生產(chǎn)和財產(chǎn)得到安全保障。在實際的采礦生產(chǎn)過程中，要將上級安排的任務(wù)和安全管理目標逐級分解到各個部門和相關(guān)負責(zé)人身上，才能使安全制度得到真正落實，以在不斷增強企業(yè)員工安全意識的基礎(chǔ)上，確保采礦工程的生產(chǎn)安全。與此同時，不斷加大安全工作的監(jiān)督力度，制定合適的獎懲制度，在堅持召開安全工作會議的同時，確保施工安全得到可靠保障。例如：對每個施工人員進行安全知識檢測、認真落實日常檢查、不定期進行安全抽查，如果發(fā)現(xiàn)問題必須及時處理，以提高采礦工程的整體安全性。
3.2加強員工安全教育，提高整體安全防護能力
根據(jù)施工安全管理的實際情況，健全通風(fēng)管理體系，加強整體施工安全管理，制定科學(xué)的、可行的災(zāi)害應(yīng)急方案，才能避免安全事故發(fā)生時造成較大損傷。為了提高施工安全管理效用，必須加強企業(yè)員工的安全教育和引導(dǎo)，提高他們安全防治能力和逃生能力，才能確保相關(guān)制度得到有效執(zhí)行。例如：建立與實際施工現(xiàn)場條件相符的檢測風(fēng)質(zhì)、風(fēng)速和風(fēng)量的臺賬，可以對通風(fēng)情況進行更準確的分析和掌控。通過構(gòu)建比較完善的通風(fēng)系統(tǒng)，各種安全隱患可以得到及時消除，在不斷增強企業(yè)員工安全意識到額同時，使采礦公開的施工安全管理變得越來越規(guī)范化和科學(xué)化，對于推動采礦工程施工安全管理不斷創(chuàng)新具有重要影響。
4結(jié)語
綜上所述，采礦工程的整體環(huán)境比較復(fù)雜，需要選擇合適的施工技術(shù)，制定有效的施工安全策略，才能提高采礦效率和施工安全性，避免安全事故發(fā)生。在實際的施工過程中，需要注重高技術(shù)、高素質(zhì)人才的吸收，不斷提升全體員工的綜合素質(zhì)，才能更好的創(chuàng)新采礦技術(shù)，提高施工安全性，最終提升采礦工程的整體效益。
作者：薛虎山 單位：山西華寧焦煤有限責(zé)任公司
第三篇：采礦工程中采礦技術(shù)的應(yīng)用
近年來，我國工業(yè)化發(fā)展進程不斷加快，對礦產(chǎn)資源的需求量不斷的提高，對采礦工程技術(shù)提出了更高的要求，基于開發(fā)資源、占有資源的戰(zhàn)略性角度考慮，涌現(xiàn)出了大量的低成本、安全、高效、綠色的采礦技術(shù)和設(shè)備，各種新進采礦技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠提高采礦效率，保證采礦施工安全，還能夠避免造成資源的浪費和降低對環(huán)境造成的破壞，實現(xiàn)采礦工程和環(huán)境的和諧、可持續(xù)發(fā)展。因此，文章對采礦工程中采礦技術(shù)應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
1采礦工程中采礦技術(shù)的應(yīng)用分析
1）深層開采技術(shù)的應(yīng)用。經(jīng)過多年的開采，淺層煤層的儲量顯著降低，已經(jīng)無法滿足開采需求，深層煤層的開采成為煤炭開采的重點，深層井底開采難度相對較高，對深層開采技術(shù)提出了更高的要求。深層開采技術(shù)在煤層開采中的應(yīng)用應(yīng)該注意以下幾個方面：應(yīng)該考慮深井通風(fēng)、瓦斯處理、熱害治理、礦壓控制、沖擊低壓防治等內(nèi)容；監(jiān)測環(huán)境深井場地的環(huán)境狀況、應(yīng)力場分布狀況、圍巖狀態(tài)等；快速挖掘技術(shù)和設(shè)備、支護技術(shù)和設(shè)備等。2）緩傾斜薄煤層技術(shù)。該種采礦技術(shù)適用于可靠、高校的薄煤層開采與大功率、小體積的刨煤機開采，并且還采用了煤機綜合液壓支架，為了保證采礦工程能夠安全、高效的進行，還應(yīng)該采取相應(yīng)的配套設(shè)備和技術(shù)。3）硬頂煤控制技術(shù)與硬頂板技術(shù)。硬頂煤控制技術(shù)包括兩種，一種為頂煤深孔爆破處理技術(shù)，另一種為高壓注水壓漿技術(shù)，該項采礦技術(shù)具有塊度大、冒放性差等缺點，采礦工程在應(yīng)用該種采礦技術(shù)時，應(yīng)該嚴格控制頂板與破裂頂煤，然后安裝可靠的頂煤新型液壓支架，能夠保證采礦施工安全、高效的進行。硬頂板技術(shù)是一種壓力小、埋深淺的采礦技術(shù)，主要通過利用快速處理技術(shù)，例如傾斜頂板技術(shù)、定向水壓裂技術(shù)等，既能夠保證施工安全，又能夠加快頂煤破碎效率和頂煤的回收率。4）刨煤機技術(shù)。該種采礦技術(shù)主要應(yīng)用在薄煤層中，開采厚度最薄能夠達到60cm。刨煤機在實際聲場過程中，切深時厚度通?？刂圃?5cm左右，切割速度通常為3m/s，在一定程度上能夠提高采礦效率。并且，刨煤機中增加了智能驅(qū)動系統(tǒng)，顯著的提高采煤機的智能化、自動化水平，不僅能夠降低采煤人員的工作量。還能夠顯著提高采礦生產(chǎn)效率。5）爆破技術(shù)。爆破技術(shù)是采礦工程最常采用的采礦技術(shù)之一，但是傳統(tǒng)的爆破技術(shù)難以實現(xiàn)定向爆破，一旦爆破控制失誤，將會造成嚴重的事故，為了提高爆破的安全性和效率，應(yīng)該對爆破技術(shù)進行改進和優(yōu)化。
目前，國際采礦工程中采用了大量的新型爆破技術(shù)，主要包括以下幾個方面。（1）光學(xué)引爆技術(shù)。光學(xué)引爆是利用機器發(fā)出的激光進行引爆，該種方式不受噪音、電波、周圍磁場的影響，可靠性高，并且激光設(shè)備能夠重復(fù)使用，降低成本。光學(xué)引爆效果和雷管引爆效果類似，但是其可控性和精確度更高，因此，應(yīng)該將光學(xué)引爆技術(shù)廣泛的推廣和應(yīng)用在采礦工程中。（2）等離子爆破技術(shù)。傳統(tǒng)爆破技術(shù)采用的火藥進行爆破，這樣會對環(huán)境造成嚴重的破壞，基于綠色、環(huán)保理念，這種爆破方式已經(jīng)不能滿足時展的需求。國際上逐漸開始使用等離子爆破技術(shù)，該種技術(shù)和原理和電力爆破的原理類似，通過可控設(shè)備將大量的電能集中在一個點上，通過遠程控制爆破的時間、能量等，通過研究表明，等離子爆破方式產(chǎn)生的爆破力可以達到200MPa，其威力和傳統(tǒng)火藥相當，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，等離子爆破的威力會超過傳統(tǒng)火藥。并且，等離子爆破技術(shù)能夠控制爆破能力，以此降低對環(huán)境造成的影響。（3）中深孔爆破技術(shù)。許多采礦工程是在礦山或者小型基地上，對于這種小型礦山的爆破施工，采用傳統(tǒng)的爆破方式，不僅會難以控制爆破范圍，還會造成爆破材料的浪費。針對該種現(xiàn)象，在小型礦山爆破施工中，通常采用中深孔爆破技術(shù)該種爆破方式是將爆炸物安裝在較小的平臺，并且前方爆破力度大于后方，這樣既能夠達到爆破效果，而且能夠降低對外側(cè)巖體造成的損害，同時爆炸物用量更少，中深孔爆破技術(shù)的上述優(yōu)點，值得被廣泛的推廣和應(yīng)用。6）充填開采技術(shù)。充填開采技術(shù)通常應(yīng)用在水源底部、鐵路與公路底部、建筑物下面的采礦工程，在應(yīng)用該種采礦技術(shù)時，應(yīng)該采用其他材料將煤炭采空區(qū)充滿，這樣能夠緩解和改善作業(yè)面稱壓力，同時還能夠提高開采效率。值得注意的是，在應(yīng)用該種采礦技術(shù)時，應(yīng)該對地表下陷規(guī)律、上覆巖層運動狀況進行深入研究，并根據(jù)地表、建筑物、水資源保護的要求，制定科學(xué)的開采方案，以此保證采礦工程能夠安全、高效的進行。7）特殊采礦技術(shù)。礦山條件不同，采用的采礦技術(shù)也不相同，對于一些特殊的礦山，應(yīng)該采用特殊采礦技術(shù)，例如，海洋采礦技術(shù)、化學(xué)采礦技術(shù)以及物理采礦技術(shù)等，海洋礦產(chǎn)資源豐富，其礦產(chǎn)開采需要采用海洋采礦技術(shù)進行開采，但是海洋采礦技術(shù)的投資成本較高、環(huán)境惡劣并且存在較大的安全風(fēng)險，隨著陸地資源的短缺，海洋礦產(chǎn)資源開采技術(shù)的研究已經(jīng)迫在眉睫；物理采礦技術(shù)和化學(xué)采礦技術(shù)的原理表現(xiàn)為：應(yīng)用特殊溶液將礦體中有用的成本分解出，并將有用的成分運輸?shù)降孛?，再采用科學(xué)的方法將需要的成分提出來，物理采礦技術(shù)和化學(xué)采礦技術(shù)具有環(huán)境友好、投資成本低、經(jīng)濟效益好等眾多優(yōu)點，在金屬礦物、鹽堿等開采中具有廣泛的應(yīng)用。
2采礦工程中采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢分析
1）數(shù)字化、信息化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用。隨著科學(xué)信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)在我國采礦工程中的應(yīng)用越來越廣泛，例如在采礦工程設(shè)計、災(zāi)害預(yù)報、系統(tǒng)監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度等方面的應(yīng)用，采礦技術(shù)逐漸向信息化、自動化、數(shù)字化方向發(fā)展。因此，采礦工程技術(shù)人員應(yīng)該充分認識到現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)的重要性，對采礦技術(shù)進行合理分析，并將各種新型的軟件、設(shè)備等應(yīng)用在采礦生產(chǎn)中，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的自動化采集和管理，實現(xiàn)智能采礦與無人采礦，同時提高采礦的效率和自動化水平。
2）基于環(huán)境保護的采礦技術(shù)。采礦工程本身就會對自然生態(tài)環(huán)境造成一定的損壞，并且采礦過程中會產(chǎn)生各種固體垃圾、廢氣等，導(dǎo)致固體污染、水污染以及氣體污染等，給整個生態(tài)環(huán)境造成嚴重的打擊和損壞。因此，基于環(huán)境友好型、綠色采礦的要求，應(yīng)該重點保護環(huán)境，加強環(huán)境綜合治理，并加快變廢為寶技術(shù)與措施的研究工作，逐漸實現(xiàn)采礦技術(shù)想零廢料、零污染以及可持續(xù)的發(fā)展。
3結(jié)論
總而言之，礦產(chǎn)資源在社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種新工藝、新設(shè)備以及新技術(shù)被廣泛的推廣和應(yīng)用在采礦工程中，并且在實踐應(yīng)用的過程中取得了良好的效果，不僅提高采礦效率，提高采礦安全性，還能夠降低對環(huán)境造成的破壞，對于實現(xiàn)整個采礦行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的推動作用。
作者：唐義 單位：大石橋市國土資源局
第四篇：地下采礦技術(shù)綜合實驗教學(xué)實踐
采礦工程專業(yè)是典型的工程專業(yè)，對學(xué)生的實踐能力有較高的要求，實驗教學(xué)是保證采礦工程專業(yè)教育質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。采礦工程專業(yè)多年來都是各門課程獨立設(shè)置實驗，實驗內(nèi)容主要是該課程的實驗驗證類，學(xué)時數(shù)少，時間緊，知識點相對獨立[1,2]。學(xué)生在實驗室時間短，沒有機會和時間做重復(fù)性實驗，對實驗設(shè)備儀器的認識和操作達不到熟練程度。無法給學(xué)生足夠的思考、設(shè)計和準備的時間與空間。學(xué)生匆忙做完實驗還要盡快提交實驗報告，該門課程便進入了考試結(jié)業(yè)階段[3]。近幾年在本科教學(xué)評估驗收工作的督導(dǎo)下，相關(guān)課程的實驗教學(xué)雖經(jīng)過多次改革與更新，逐步將各門專業(yè)課的實驗內(nèi)容合并為一個或多個綜合實驗課程。但因為沒有進行系統(tǒng)的教學(xué)研究，這種合并僅僅是多個小實驗的集中開設(shè)，與原來的零星實驗沒有本質(zhì)的區(qū)別。課題對采礦工程專業(yè)實驗教學(xué)的內(nèi)容、形式等進行研究，構(gòu)建了實驗教學(xué)對理論教學(xué)的驗證、貫穿和拓展為主的教學(xué)模式[4]。以采礦工藝全過程為主線，將所學(xué)專業(yè)課程實驗鑲嵌、鏈接到整個采礦工程中，為學(xué)生學(xué)習(xí)和理解采礦工藝過程提供了一條很好的教學(xué)途徑。本科采礦專業(yè)地下采礦綜合實驗課就是本教改的成果之一。
1地下采礦綜合實驗的設(shè)計目標與路線
地下采礦工程實驗課程是采礦工程專業(yè)、礦物資源工程專業(yè)、安全工程專業(yè)本科生在完成大學(xué)3年學(xué)習(xí)過程基礎(chǔ)上的綜合性、創(chuàng)新性實驗與實踐課程。學(xué)生經(jīng)過前期的認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)，對礦山開采工藝和技術(shù)已具備了初步的整體印象和概念。本著小課堂、大實驗的教學(xué)改革模式，本實驗所依據(jù)的課程支撐為地質(zhì)學(xué)中的巖石分類及其物理和力學(xué)性質(zhì)、巖石力學(xué)（巖體力學(xué)）中的巖石物理和力學(xué)性質(zhì)檢測實驗、礦山工程測試技術(shù)、井巷與隧道工程、工礦通風(fēng)與空調(diào)、礦床地下開采、爆破工程、井巷與隧道工程課程設(shè)計等。具體目標是讓學(xué)生通過完成實驗課程對所學(xué)的相關(guān)課程進行貫通，了解地下采礦全工藝過程和所涉及的工藝參數(shù)、監(jiān)測手段、儀器設(shè)備和安全要求，提升學(xué)生的專業(yè)能力和動手能力，并選擇部分關(guān)鍵技術(shù)和問題開展探索性研究，增強創(chuàng)新能力[5]。地下開采綜合實驗的路線為地質(zhì)采樣——礦樣描述——巖石試樣制備——巖石物理、力學(xué)實驗——地下礦山開采設(shè)計——井巷工程設(shè)計——礦井提升和運輸設(shè)計——爆破設(shè)計——爆破實驗——爆破震動檢測——礦井通風(fēng)設(shè)計——通風(fēng)實驗——有毒氣體和粉塵檢測實驗——圍巖監(jiān)測——生態(tài)監(jiān)測與恢復(fù)。課程要求學(xué)生完成實驗的過程中，嚴格要求學(xué)生必須通讀實驗指導(dǎo)書，做好課前預(yù)習(xí)、實驗設(shè)計、實驗操作和編寫實驗報告。并歡迎提出一些新見解。實驗時，應(yīng)時刻把安全問題放在首位。做到聽從指導(dǎo)老師的指揮；獨立完成實驗過程，不懂就問；嚴謹認真；按規(guī)程設(shè)計和操作；認真做好實驗記錄；實驗后按時提交實驗報告。
2綜合實驗步驟
2．1礦山礦石采樣
采用礦床實地鉆取巖樣或模擬取樣為實驗課程的開篇，讓學(xué)生對礦床地質(zhì)條件、環(huán)境和礦石分類進行專業(yè)地質(zhì)描述和礦樣檢測。主要實驗內(nèi)容為確定幾種礦樣的成因，描述樣本的外觀物理性質(zhì)，如色澤、硬度、節(jié)理、裂隙、層狀、孔隙率、比重、容重等。
2.2巖石力學(xué)實驗
（1）將所采集的礦樣選出有代表的多個礦樣進行試樣制備。學(xué)生需要掌握和操作巖芯鉆機、鋸石機、磨石機或車床、測量平臺、角尺、千分卡尺、放大鏡、烘箱、干燥器和飽和設(shè)備等。（2）測定巖塊聲波速度并計算巖塊的彈性參數(shù)，主要儀器和設(shè)備為RSM-SY5型巖石聲波儀，縱、橫波換能器等。巖體聲波探測技術(shù)是以人工的方法，向介質(zhì)發(fā)射聲波，觀測聲波在介質(zhì)中傳播的情況和特性，利用介質(zhì)的物理性質(zhì)與聲波傳播速度等參數(shù)之間的關(guān)系來分析或測定巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和地質(zhì)特征，是一種比較重要的探測方法。該實驗是通過測量巖石試件的縱波、橫波速度來計算巖石的彈性模量E、泊松比以及剪動模量G。（3）動應(yīng)變測量實驗（拓展實驗），學(xué)生應(yīng)掌握YE3818C型應(yīng)變放大器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、懸臂梁等儀器設(shè)備。采礦工程中經(jīng)常會遇到在動載荷作用下應(yīng)變測量問題，如研究沖擊機械(鑿巖設(shè)備、破碎錘設(shè)備等）中沖錘對工具沖擊作用；研究爆破作用機理、研究在爆破、地震作用下井巷采場動力響應(yīng)等。由于動載荷作用比靜載荷作用的情況要復(fù)雜得多，往往得不到理論解。因此，測量和分析結(jié)構(gòu)在動載荷作用下的動應(yīng)力問題是非常重要的。本實驗以等強度梁為研究對象，測量等強度梁在動載荷作用下的動應(yīng)力。（4）單軸抗壓強度、抗拉強度、剪切強度、點荷載強度實驗，實驗所用主要儀器設(shè)備包括：材料實驗機、直剪實驗儀、位移測表（百分表或千分表）、點荷載實驗儀及其他輔助設(shè)備。
2.3地下礦山井巷掘進設(shè)計
依據(jù)前面某號礦樣的地質(zhì)條件和所測力學(xué)參數(shù)，設(shè)計在該巖層掘進一條水平巷道，由指導(dǎo)教師給出具體斷面尺寸和工程要求，讓學(xué)生依據(jù)循環(huán)進尺計劃設(shè)計巷道掘進爆破參數(shù)。要求學(xué)生要完成炮孔平面布置圖和剖面圖、裝藥結(jié)構(gòu)圖、爆破網(wǎng)路圖[6]，并列出一循環(huán)爆破的器材清單，以備爆破實驗時照單領(lǐng)取器材，進入爆破網(wǎng)路綜合實驗。
2.4爆破器材檢測與起爆網(wǎng)路優(yōu)化
本節(jié)試驗將《爆破工程》課程作業(yè)中的臺階開采毫秒爆破網(wǎng)路設(shè)計或巷道掘進全斷面毫秒爆破網(wǎng)路設(shè)計付于實施，掌握導(dǎo)爆管毫秒爆破網(wǎng)路設(shè)計原理，熟悉導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路的連接方式和連接塊的使用方法，掌握爆速測定方法和學(xué)會有關(guān)儀器的使用，從而加強實踐能力，提升設(shè)計水平，啟發(fā)創(chuàng)新意識。學(xué)生要根據(jù)爆破設(shè)計所選用的爆破方法和器材，對所選器材進行參數(shù)檢測。包括雷管、炸藥、導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索等各項參數(shù)檢測。在掘進爆破實驗平臺上把所設(shè)計的爆破網(wǎng)路進行實現(xiàn)，連接起爆，并分析效果與可靠度。對網(wǎng)路優(yōu)化可選拓展性創(chuàng)新試驗。
2.5爆破實驗與安全監(jiān)測
在爆破網(wǎng)路連接起爆前，安排爆破震動監(jiān)測。通過實驗使學(xué)生了解IDTS3850、4850等爆破震動測試儀的使用，利用爆破震動測試儀對爆破產(chǎn)生的震動有一個量的認識，從而指導(dǎo)在爆破作業(yè)時采用合理的爆破技術(shù)和安全措施[7,8]?？蓪Ρ普饎有盘柗治龊蜏p小爆破震動技術(shù)開展創(chuàng)新性試驗研究。
2.6地下礦山通風(fēng)課程設(shè)計
依據(jù)前面設(shè)計的掘進巷道和指導(dǎo)教師給出的補充條件，進行以下工作：（1）計算各段巷道通過風(fēng)速、各段巷道摩擦阻力，以及全礦井總阻力[9]。（2）根據(jù)給定的礦體地質(zhì)條件，開采技術(shù)條件，選擇出在技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理、保證安全生產(chǎn)的采礦方法。（3）查閱相關(guān)資料，選擇風(fēng)機，并計算風(fēng)機功率。（4）繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。
2.7礦井大氣主要參數(shù)測定
該實驗在通風(fēng)實驗室完成，使學(xué)生掌握使用濕度計、氣壓計、卡他溫度計測量礦井大氣的溫度、濕度、大氣壓力、風(fēng)速及卡他度。掌握測算礦井空氣密度的方法，會用卡他度值計算空氣的平均風(fēng)速。通風(fēng)管道中風(fēng)流點壓力和風(fēng)速的測定，使學(xué)生學(xué)習(xí)用皮托管及壓差計測定通風(fēng)管道中的點壓力，并了解皮托管及壓差計的構(gòu)造；學(xué)習(xí)使用皮托管及壓差計測定通風(fēng)管道中某斷面的平均風(fēng)速并計算風(fēng)量。
2.8有毒氣體和粉塵檢測實驗
讓學(xué)生掌握空氣中NOX、CO、總懸浮微粒等的測定方法和儀器設(shè)備的使用。主要儀器為AIM450一氧化碳氣體檢測儀和AIM450型二氧化氮氣體檢測儀。該類儀器主要是采用電化學(xué)傳感器以擴散方式直接與環(huán)境中的CO(NO2)氣體反應(yīng)產(chǎn)生線性電壓信號。電路由多塊集成電路構(gòu)成，信號經(jīng)過放大，A/D轉(zhuǎn)換，暫存處理后在液晶屏上直接顯示所測氣體濃度值。學(xué)生要掌握儀器使用、測點布設(shè)和數(shù)椐采集及分析。拓展實驗為氣體與粉塵爆炸試驗。
2.9環(huán)境保護與礦山復(fù)墾
開展礦山開采對環(huán)境的影響與保護、地表沉陷、圍巖監(jiān)測和維護、地表恢復(fù)、礦坑綜合開發(fā)利用等創(chuàng)新性研究。此部分為本科生實驗拓展內(nèi)容，學(xué)生可與指導(dǎo)老師擬定專題方向展開實驗研究。
3實驗課學(xué)時安排與教學(xué)效果
建議本實驗安排在大學(xué)本科四年級上學(xué)期，實驗學(xué)時一周。支撐本綜合實驗的相關(guān)地下采礦設(shè)計、礦井提升和運輸設(shè)計、井巷掘進爆破設(shè)計、礦山通風(fēng)設(shè)計等，要在前期的課程設(shè)計教學(xué)中完成，所涉及的課程教學(xué)老師要協(xié)同配合。由于實驗是從幾個礦樣開始，演繹到整個礦山開采完后的閉坑復(fù)墾，引導(dǎo)學(xué)生把大學(xué)期間所學(xué)的相關(guān)專業(yè)課理解貫穿，領(lǐng)悟到以往所學(xué)課程與采礦工程的關(guān)聯(lián)和實用意義。實驗完成后，學(xué)生對整個地下采礦工藝有了整體的認識，清楚了地下采礦工藝步驟和技術(shù)要點，為后期本科畢業(yè)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。該課題依托湖北省教育廳和教育部高等學(xué)校地礦學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會項目支持，開展了對采礦工程創(chuàng)新教學(xué)實驗的課程體系和實踐的研究，并付諸實現(xiàn)。經(jīng)過幾屆的本科教學(xué)實踐和完善，取得了良好的教學(xué)效果。
作者：王玉杰 譚海 任高峰 尚億軍 張英 張春陽 張燕 劉艷麗 單位：武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院
