矿业工程专业实验课程的改革与实践

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  • 更新时间2018-11-05
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  摘要:以北京科技大学矿业工程为例,立足于矿业工程的发展趋势,探讨了实验课程的内容设置问题,阐述了实验课程的改革和实践。通过近几年对矿业工程专业实验课程的改革,尤其是以计算机技术为代表的新技术的引入,不仅丰富了实验教学的内容,完善了现有的专业实验课程内容,同时也创新了教学形式,充分调动了学生参与矿业工程学习的积极性,有效提升了学生的实践能力和创新能力,为学生的全面发展打下了坚实的基础。


  关键词:矿业工程;实验课程;改革;计算机技术;实践创新;


  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


  本实验主要包括井下机车“信集闭”运输系统各组成部分的参观、观察与描述;井下机车“信集闭”运输系统的上机操作演练;上机操作卡车GPS调度系统,熟悉软件功能。


  3结语


  当今矿业发展日新月异,在传统实验课程的基础上,将以计算机技术为代表的新技术发展方向引入到学习中,既能充分调动学生学习矿业工程的积极性,使他们全面了解行业发展形势,又能极大激发学生在实验实践中的创造性,为学生的全面发展打下坚实基础。我校矿业工程近年来的改革实践丰富了过去的传统教学内容,创新了教学形式,形成了较为前沿的实验课程体系,极大地培养了学生动手、动脑以及实践创新的能力。未来课程的改革应继续立足行业发展形势,以人为本,为培养卓越的矿业领域人才提供坚实保障。