采矿工程的理解范文

导语：如何才能写好一篇采矿工程的理解，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1.1国外采矿工程专业发展现状。针对世界范围内采矿工业的需求变化和状况，国外采矿工程专业一直在不断转变与调整，并在工业化和信息化的过程中不断进行探索与改革，取得了一些成果。综合来看，澳大利亚采矿工程专业实力强劲，教育形式多样，教学实力很强，设置了多种学位和课程，涵盖了采矿工业所需专业所有领域和层次。德国采矿工程专业设置面较宽，采矿工程专业学生不仅要学习矿物开采，还要学习经济管理、矿山建设等知识，此外，学生还要进行几个月的实践活动，培养实践操作能力，积累工作经验。美国、加拿大采矿工程专业课时较少，强调综合人才的培养，学生可以随意支配自由时间，有针对性地提升自我能力。

1.2我国采矿工程专业发展现状。我国设置有采矿工程专业的高等院校在不断的发展过程中对专业设置、教育培养模式和教学内容等进行了一系列的改革，中南大学的采矿专业已经拓宽为采矿与岩土工程，实现了人才的双向流动，为国家培养了一大批复合型学士、硕士和博士，在改革过程中，实验室利用率不断提高，教师的专业知识和科研领域得到拓展，为采矿工程学科的发展提供了有利条件。中国矿业大学的采矿工程专业在本科前三年采取大班教学，大四时划分为地下开采、露天开采、通风与安全及工业工程四个方向。国内设置有采矿工程专业的高等院校在近些年的改革中，结合自身教学基础和人才需求特点，扩大了专业范围，增加了授课门数，进行了人才培养模式以及教学内容改革的有益探索。

二、国内采矿工程专业教育的优、缺点

2.1国内采矿工程专业教育的优点

3.1.1教学内容安排系统。美国学士学位采矿工程师需要接受四年的教育培育，专业教育偏重实践应用，基础教学内容以理科为主，澳大利亚十分注重理科教育以及与矿业技术相关的教学，这样的教学内容安排在实践教学方面有借鉴意义，但是理论知识不够完善，学生不能系统地理解并消化所学知识，教学内容缺乏过渡，不易于被学生接受，这些都会给学生后续进行科学研究以及深入学习等设置障碍。我国教学内容安排十分系统，学生要从地质学基础知识学起，然后学习采矿学方面的相关课程，教学内容安排同时注重理论和实践。

2.1.2课件建设效果突出。我国采矿工程专业教学十分注重利用多媒体技术，在理论教学中，将教学内容和学科发展整理成教学课件，并以幻灯片的形式形象地向学生传达教学内容，能够加深学生对知识的了解与掌握，比价容易被学生所接受。采用多媒体技术进行教学，实现了教师讲授与学生参与的结合、理论知识与实际问题的结合，能够获得良好的教育效果。国外的课件多数搬抄教材，不够生动形象，学生理解起来较为困难。

2.1.3专业领域相对拓宽。我国采矿工程专业的基础知识还包含了岩土工程所需的地质测量等方面的知识，随之也增加了地质学基础、矿山测量、爆破与井巷工程、地质实习及测量实习等诸多实习，丰富了学生的知识储备和动手能力，专业领域相对拓宽，使学生所学的知识不仅能够应用到采矿工程行业，还可以应用到岩土工程及其他工程中去。我国实现宽口径的采矿工程专业人才培养目标，实现了学科交叉发展，有利于毕业生就业。

2.2国内采矿工程专业教育的缺点。我国采矿工程专业教学内容十分系统，但是实践内容明显不足，学生的动手能力比较弱，毕业生进入社会后往往因为缺乏经验，不能很快适应市场。我国采矿工程专业课程设置相对独立，学科间有机联系比较弱，学生系统学习知识与技术之后难以灵活运用，缺乏实践应用能力，这种分散式教学模式会影响学生对知识的系统掌握与实践应用。我国善于将幻灯片、网络等现代化工具应用到教育教学以及科学研究中去，这有助于教育教学方法的创新，提高了资源的利用效率，但是学生的手工绘图能力等却得不到锻炼。

三、结束语

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随着社会经济的不断发展，对煤矿资源的需求量也日益增加，但传统的开采模式技术设备不够完善、开采水平低、安全管理不足等因素造成矿难的发生，导致产生人员伤亡、环境破坏、经济损失及设备损坏等不容忽视的问题，

1中国采矿工程的现状

中国经济发展过程中对矿产资源需求量不断增大，但现有采矿技术中存在一些弊端，使资源得不到合理利用，产生浪费，对采矿工作人员人身安全也造成了威胁。与国外发展中国家相比，中国的矿产资源储备量大，但开发利用效率却并不理想，受人员管理及开采技术的局限性影响，采矿工程没有得到预期进步。由此可见煤炭资源开采使用环节中采取安全防护措施的重要性。为满足经济发展对资源的需求量，需制定一套科学严谨的采矿工程发展计划，并对现有生产环节中存在的弊端进行改制，以安全为前提逐步提升资源利用率。在技术创新研发过程中管理人员要明确工作的核心部分，针对现有安全问题探讨应对措施。对矿区做出全面调查，在问题发生前制定防范对策，可降低事故造成的损失，是中国采矿工程发展的正确选择。煤炭行业薪资水平与劳动量不成比例，造成技术型人才的流逝，生产设备使用年限久远且得不到及时更换，均为采矿工程带来了安全隐患。因此中国采矿工程应注重人才培养，通过技术手段来实现高生产率、高经济效益，将原有体制中存在的弊端作为研究对象，将理论与实践相结合，探讨出具有长远发展价值的安全制度，推动采矿工程发展壮大。

2采矿工程中存在的安全问题分析

2.1采矿工程中的技术问题

技术水平低下是采矿工程中存在的主要问题。采矿工程规模各不相同，一些小矿井为节省生产成本仍使用落后的技术手段，不但效率低，对于开采阶段出现的安全问题也缺少防治对策。虽然在理论中完全可实现自动化控制生产，但实际开展时所执行标准却得不到统一。技术问题体现在以下两方面：a)工作人员专业知识储备量不达标。现有从业人员多数没有接受过采矿知识培训，作业只能依靠经验来判断设备故障原因，对矿井情况了解不足便盲目开展任务[1]；b)设备使用检修问题。电气设备与机械设备使用一段时间后需进行检修，采矿工程现场并没有将这一制度落实，设备严重磨损，很难保障生产环节安全性。对矿产地质勘探不足导致部分资源被浪费，受技术水平影响，对已存在的采矿场也不能做到深入开采，当资源剩余量小时便被遗弃。

2.2采矿工程中的安全问题

采矿工程由众多环节组成，安全问题一直影响着生产效率与经济收益。地下矿产资源开采需修筑矿井，工作过程中人员全部井下作业。在进行作业时要注意以下关键问题：a)电气设备使用安全。采矿由自动化设备完成，此外井下照明系统也需用供配电，在对线路进行设计时往往会忽略了用电系统的总功率，只优化局部系统。多个设备共同运转便会超出线路荷载，导线温度升高后引发系统短路，严重者还会发生火灾事故。工作人员在导通与断开设备时没有遵从安全守则，缺少静电防护措施，也是引发电气事故的原因之一[1]；b)开采方案的确定。矿产资源种类不同，其相应的生产技术也不同，在制定规划时还应参照矿质层深度来进行。随着开采深度增加，需对松软地质层进行加固处理，避免发生坍塌事故，造成人员伤亡。虽然国家明确规定采矿工程中的安全标准，但事故仍有发生，均由安全防护措施不到位造成；c)地下采矿中常见的安全问题。瓦斯会在开采过程中源源不断地涌出，若井下通风情况不达标，工作人员吸入瓦斯后会发生中毒反应，严重者还会危及到生命安全。当瓦斯聚集量增大没有及时排出，同样会引发爆炸事故。地下水渗透、岩石掉落等问题在采矿工程中时有发生，引发的安全问题会使工程终止。

3采矿工程中存在问题的解决办法

为解决以上几点问题可采取以下措施。

3.1提高采矿工程技术

采矿工程首先要提升的是人员技能水平。可通过培训、考核等途径来实现，帮助工作人员将理论知识与实际生产相结合。采矿环节安全性单纯依靠人员技能水平很难保障，还要注重先进设备的引用，对使用中的设备定期检修，发现磨损严重的零件要及时修理，修理得不到改善可将其更换，保障使用阶段安全性。开采前要严格区分设备作业与人力作业，做好配合衔接，涉及到电气设备使用时要做好防火处理，对供电情况进行检测，设备同时运转时不可超出供电系统荷载能力。可指派技术人员到国外矿产开采企业培训学习，将先进技术引入国内，可帮助管理人员发现生产模式中存在的弊端，方便及时做出整改。此外还要合理调动人力资源，对员工档案进行保存，并做出适当沟通，理解员工所擅长的技术工作，可避免造成人才浪费。设备选择要结合开采实际需求，在作业之前要对矿产区域做出详细调查，确保资源得到合理利用，以免发生浪费现象。此外采矿工程周边基础设施建设也要达到使用标准，包括运输公路的修筑情况等，可为矿产输送提供安全保障。在培养技术人员的同时不要忘记采矿理论的创新与吸取实践经验，只有理论创新才能不断地指导技术创新，这样才能培养一批采矿工程的专业性人才。

3.2解决采矿工程中的安全问题

a)在采矿工程中要坚持安全第一。这不仅要求所有采矿作业人员自身具有安全意识，同时与采矿工程相关的人力、物力、设备，生产等方面都要优先满足安全需求，否则就限制生产；b)采矿工程中主要领导要对安全进行全面检查与负责。无论是采矿工程的主要管理者还是作业人员负责人，都要积极贯彻关于安全生产的相关文件与规定，并以这些安全文件为指导来加强采矿区安全建设；c)积极预防安全问题。要做到预防首先要熟悉造成矿井发生事故的相关因素，并对易发生事故的地点和原因进行详细分析，预先制定安全计划和防止措施。此外，还要运用科学的管理方法，创造一个卫生、舒适的生产环境，并制定相关采矿工程生产规定和安全细则，以保证在安全的条件下提高采矿效率；d)最重要的是要对发生安全事故矿井的管理者给以严厉惩罚，并对已发生事故的原因进行科学分析，为以后的采矿作业提供安全数据和信息。

3.3生态保护是保证矿产资源可持续发展的主要途径

在采矿工程进展过程中，应注重对生态环境的保护。资源开采是一项长期发展的工程，资源形成周期十分漫长，因此要合理利用并采取保护措施。对周边环境进行保护可避免现存资源被破坏，工程与自然界之间存在的主要矛盾是地面植被问题，开采需在地表钻井，植物种类也因此而减少，土壤得不到保护会逐渐荒漠化，不利于地区平衡发展。采矿后矿区处理问题也应得到重视，对地下空洞进行回填，否则在发生地震灾害时很容易坍塌。采矿工程技术人员应加快科学发展策略的研究，对现有生产模式进行反思，制定出可持续发展战略，可降低安全事故发生的几率，推动地方经济进步，也能使资源开采技术得到提升。

4结语

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关键词:模型制作;采矿工程;教学;持续改进;工程教育

一、模型制作与采矿工程专业课程特点

1．模型制作

模型直观、易懂，能构建起专业知识的内部联系、空间形态，可以将形式与内容完美地结合起来，以独特的造型展示出立体的视觉形象，起到一目了然的作用。模型设计中布局是否合理、比例是否恰当、造型是否协调等问题都可以通过模型制作来发现。模型制作主要是通过师生互动的教学方式，把专业概念或知识体系动手实践做成知识模型，从而加深对专业知识的理解，达到教学相长的效果。它既能提高学生的动手实践能力，也能培养学生的学习兴趣和创新意识，是一种能改变学生行为，提高学生综合能力的教学方法。比如建筑专业、园林专业等都可以把专业知识动手实践综合成建筑模型、园林模型，用于课堂的教学［6－7］。尤其对一些工科院校的专业课教学，模型制作可以调动学生的学习积极性，能把枯燥专业知识变为制作模型的乐趣，达到对所学知识的理解、消化、吸收与灵活应用。此外，信息获取、动手实践、团队协作、人际交流等能力都可以通过模型制作来实现。

2．采矿工程专业课程特点

采矿工程属于矿业类学科，是一门学科综合性较强的专业，涉及采矿、井巷、力学、机械、管理与制图等多学科的基础知识。专业课程具有概念较多、知识点零碎、知识体系环环相扣的特点，需要有一定的立体思维能力，才能把知识架构的空间关系搞清楚。单纯的课堂教学往往使学生一知半解，而教学模型参观也仅是对知识的一种表象理解，不能从根本上掌握主要知识点的本质关系。专业课程的学习需要学生具有一定的空间想象能力和严谨的逻辑思维能力，而对重要概念的理解和应用一直是采矿工程专业课教学的重点和难点。模型制作则能把一些抽象的专业概念、知识体系构建起来，使知识结构立体化，有助于学生对基础知识的深刻理解。因而，选择模型制作进行采矿工程专业课的教学实践是课程教学方法的一种有益尝试。

二、模型制作在教学中的应用

1．模型制作的课堂引导

在整个教学过程中，如何增加学生对课程的感性认识和学习兴趣，教师对课程的掌控力和对专业知识的熟悉程度是一个关键点。教师应认识到课堂引导的重要性，在模型制作授课中应循循善诱，适时教导。刚开始进行模型制作的学生会毫无头绪、不知所措，此时教师应进行课堂引导，可准备若干个模型制作的选题，讲解一些相关的模型案例，开拓学生的思维;也可安排学生参观教学模型，增强他们对模型的直观感受，使他们认识到模型制作并不难，还有一定的趣味性。其次给他们讲解模型制作的益处，提高他们对复杂空间的表现和认知能力，锻炼他们的动手能力与团队协作精神等。最后将学生分组，1组4～6人为宜，每组设定1名小组长，组长分工明确，组员各负其责，并纳入最终的考核评分中。

2．教学中的模型制作

模型制作过程:首先进行模型的选题，教师准备若干个模型制作的选题，由学生自由选择，也可由学生根据专业课程知识自选课题;选题完成后，模型小组要搜集资料、完成模型设计并绘制方案草图，依据草图绘制出详细的CAD施工图;然后根据选题的不同确定模型制作材料;此后，各小组分别进行模型制作，在此过程中，学生要拍摄具体实施模型制作的关键步骤照片，为下一步小组汇报或上交报告提供素材;最后，各小组将自己制作的模型成品进行展示，各组推选代表进行PPT汇报，师生针对各组的汇报情况进行点评、讨论，教师对最终结果进行考核评分。模型制作要求:教师应根据课程内容和教学课时，给学生分配模型制作任务，要求模型能自成系统，甚至能简单运转，并符合实际情况。在学时较少的课程中，可进行专业课中一些主要概念、知识点的模型或模型部件制作，可利用塑料板、纸盒、泡沫板等材料进行模型制作。在以后的教学过程中，如果有学生重复之前的教学模型，则要求学生做出更精细的模型，可添加二极管等电子元件进行电动演示，可改进模型材料使做出的模型更逼真等，要求重复的模型趋于精细化、形象化。在学时较多的课程中，可进行专业知识体系模型的制作，使学生加深对专业知识体系的理解和应用。根据课程知识点，发挥学生的自主性，探索自己的表现形式。学生如果继续之前的模型，则需要进一步完善模型系统，可借助光电、机械等方法使模型更真实化，易于理解。课程关注的焦点是完成模型制作所获得的成果，以此激发学生的兴趣，培养学生能靠自己和团队做成事情的信心。

3.模型制作的实践竞赛

教师应鼓励学生全员积极参与模型制作，可推荐模型制作兴趣浓厚的学生参加全国的采矿工程专业实践作品大赛。例如，采矿工程2015级学生参加竞赛模型作品，获得了奖项。这些结合专业知识把想法变成模型作品的经历，锻炼了他们的动手实践能力和创新思维能力，增长了见识，增强了他们做成事情的自信心。

4．模型制作的教学反馈与持续改进

模型制作是一门不断摸索前进的课程，需要持续地改进完善。通过合理地设计调查题目，进行匿名的调查问卷形式来获取学生真实的反馈信息。根据第一次的调查问卷结果，学生们提出了比较中肯的建议:模型制作要有一定的经费支持，应有专用的模型制作教室及工具，也可以进行数值模型的制作等。这些意见都是今后模型制作课程建设需要改进完善的地方。

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关键词：实验室建设；实验教学；本科教学；采矿工程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）28-0235-02

课堂教学、实验教学和实践教学是大学本科教育常用的三大教学方法，它们之间环环相扣、紧密相连，意在全面培养学生对知识的把握，提高学生的动手能力和创新意识，多方面、多渠道培养学生的综合能力。实验教学是课堂教学和实践教学的桥梁和纽带，是本科教学中重要的一环。采矿工程专业是培养学生具备矿床开采的基本理论和方法，具备采矿工程师的基本能力，能在采矿领域等方面从事矿区开发规划、矿山设计、矿山安全技术及工程设计、监察、生产技术管理科学研究的高等工程技术人才。要求采矿工程本科教学中重视课堂教学的同时，必须加强实践教学和实验教学同步进行，而加强实验室建设是采矿工程专业本科教学的重要一环。

一、采矿工程专业实验教学的制约因素

1.教学大纲的制约。目前各高校只注重课堂教学的要求，在教学大纲中体现得尤为明显。如一门采矿工程专业主要专业课《井巷工程》教学大纲的要求，课堂教学要求44学时，而实验教学仅4学时，实验教学远远低于课堂教学的时间，重理论教学的现象十分严重。其次，大纲对实验教学的考核机制未能全面体现，导致很多学生对有限的实验课程只是走走过场，即使提交了实验报告，全班级的同学也就一两个模板，抄袭率太高。

2.实验教学设备更新速度太慢。随着煤矿开采科技水平的提高，新的技术和装备不断出现。煤矿走过这高速发展的十年黄金期（2003―2013年），许多旧的生产技术和设备被淘汰，尤其是特大型煤矿的生产均采用先进的技术和设备。而高校的采矿工程课题教学选用的教材更新慢，与之相配套的实验教学设备更慢，远远落后于科技的进步，使得采矿工程培养的毕业生走向工作岗位必须从头开始。

3.实验室师资力量欠缺。目前高校实验教学多是兼职教师，谁讲授哪一个门课程谁来讲授该门实验课程的实验，专门从事本实验室教学的教师太少，我院实验教学教师人数占课题教学教师的1/20以下，实验教学的管理人员也大部分是课堂教学的教师。这也与实验教学的投入及实验教学人员的定位有较大的关系。实验教学的教师不能等同于高校的实验科研人员，有的实验室是用来纯教学的，有的可以兼顾科研。再加上学校考核教师的管理机制，使得更多的教师会选择可以做科研的实验室（如采矿工程专业的岩石力学实验室）。

4.学生人数太多，实验教学设备短缺。随着煤炭形势的好转，采矿工程专业的学生显著增加，由原来的一个班级（30人左右），增加到现在的六个班（180人左右），另外还有采矿单招班、采矿人才班等，每届约300多人。在校学生虽然显著增加，但实验教学设备增添的太少，太慢。每次上实验课不得不1～2个班一起上课，更别说让学生自己动手操作实验。很多实验教师不得不做演示性实验，根本达不到加深课题教学的效果，更是抑制了学生的动手能力和创新能力。这也是很多大学毕业生毕业后动手能力很差的原因。

二、井巷矿压实验室在本科教学中的作用

采矿工程专业课程主要开设有：矿山机械、矿山测量学、矿山地质学、井巷工程、矿山压力与岩层控制、采矿学、矿井通风、矿井安全技术等课程。其中《井巷工程》、《矿山压力与岩层控制》和《采矿学》是采矿工程专业三大主题专业课。

首先，《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》两门专业课在课程设置上有许多相通之处，在实验室建设上必然存在许多共性的地方。在这两门课中，该部分的内容均是本门课的重点，尤其对于《井巷工程》这门课更是重点的重点，包含了该门课程的绝大部分内容。其次，采矿工程专业的学生大多是高考统招进来的，没有从事井下采矿工作的经历，认识均是感性的、肤浅的，根本没有深入体会，更不可能实地操作实验。而这两门课又都是与实际结合最紧密的课程，在一定程度上比较抽象，使得仅靠课堂教学很难让学生深刻体会和把握。

井巷矿压实验室的建设，让学生实地操作矿井巷道施工与维护时的一些实验，在消化课堂教学的内容时会显得轻松愉快，也提高了学生学习的热情和积极性，在一定程度上培养了学生的动手能力和创新意识。

三、井巷矿压实验室目前的现状

目前，我校《井巷工程》课程实验室主要是井巷模型室，包括：各类巷道的模型、岩巷及煤巷的施工模型、立井井筒施工模型及斜井施工模型。这些实验模型都是静止的东西，均是10多年没变的模型，没有让学生可操作的实验，只是让学生看模型，教师讲原理，与课堂教学相差无几。从采矿工程研究生一年级的调研结果来看，99%的学生根本不知道矿压监测的一些仪器，更别说原理了。他们的反映是，当时教师好像只是介绍了一遍，其他没有什么印象了。这也是很多研究生动手能力很差的原因所在。因此，可将井巷模型实和矿压实验室中的部分分离出来，融入一些《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》两门课中可供学生操作的实验，并增加原来两个实验室没有，而目前矿山常使用的矿用支护材料和设备，建立井巷矿压实验室。

四、井巷矿压实验室建设规划

井巷矿压实验室建设的目标是：满足《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》、《矿压测试技术》等专业课程实验教学的需要，培养学生的动手能力和创新意识，提高学生学习专业课程的热情和兴趣，潜意识地增强了学生对理论教学的理解和体会。根据《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》课程内讲授内容的需要，融入目前先进的技术和设备，井巷矿压实验室建设的内容主要包括四大块：矿井支护材料展示区、设备展示区、实验操作区和巷道模型综合实验台。

1.矿井支护材料区。该区主要展示现阶段矿井常用的支护材料，包括两部分的内容，分别为锚杆支护材料区、棚式支护区。通过该部分实物展示及实验教师的讲解，可以让学生直观认识巷道锚杆支护的发展过程。

2.设备展示区。该区主要展示现阶段与巷道施工及支护材料相匹配的设备，包括三方面的内容，分别为凿岩爆破区、巷道支护设备区、注浆设备区。

3.实验操作区。该区主要是通过搭建简易的实验台，将设备展示区的设备让学生进行实地操作，了解设备的工作原理及功能。

4.巷道模型综合实验台。该模型是根据井下巷道条件1∶1仿制的，让学生进入实验模型内部实地感受巷道内部的情况。

五、巷道模型综合实验台

本实验台主要针对采矿工程本科专业课程《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》两门专业课教学使用，也可在采矿工程研究生课程《巷道围岩控制技术》教学中使用，如图1所示。

1.模型周边立柱及横梁采用角钢制作而成，倾斜岩层采用透明有机玻璃制作而成，安装锚杆锚索及顶板离层仪的钻孔也采用透明的有机玻璃制作，锚杆锚索及顶板离层仪采用真实的材料进行安装，锚杆锚索锚固端可采用树脂锚固剂粘结也可以采用某种黏胶粘接，巷道模型可采用有机玻璃也可采用木制组合板加工而成。

2.模型将巷道围岩地质条件及发育情况融入进去。模型直观展示出：巷道掘进头的凿岩爆破破岩、装岩与调车过程；展示多种支护形式（U型钢支护、锚网支护、锚网喷支护）；直观展示矿压监测仪器的安装、监测过程及安装监测原理；并可以让学生在模型内部进行模拟锚杆、锚索的锚固力拉拔试验、锚杆预紧力试验、锚杆锚索的安装、钻进实验等。

3.本模型实验台结合上表中的设备材料，可以直观讲述《井巷工程》课程：第二章凿岩爆破、第三章巷道断面设计、第四章岩巷施工及第六章巷道支护的绝大部分内容，这些内容也是本门课程的主要关键部分，是本门课的重点。第七章巷道矿压显现规律、第八章巷道维护原理及支护技术的内容也大部分包括其中，而该部分又是本门课程的一大部分。

对于研究生的教学《巷道围岩控制技术》不言而喻。目前研一的采矿硕士研究真正在井下实习锻炼的机会很少，很多都是生产实习时下了一两次井，对煤巷井巷的很多知识根本不了解。而研一的学生主要在学校学习理论知识，出去锻炼的机会很少，通过该模型的参观和部分的可操作试验，很直观地了解井巷的专业知识。

六、结语

实验教学是课堂教学和实践教学的桥梁和纽带，是本科教学中重要的一环。在高校教学大纲的制定上必须加强实验教学的分量，全面培养学生的动手能力和创新意识。采矿工程专业是与现场实际联系最为紧密的专业，而《井巷工程》和《矿山压力与岩层控制》是采矿工程专业三大主体专业课，课堂上的理论教学对于高招进来的大学生来说，许多专业知识太抽象，必须加强实验教学的内容。因此，井巷矿压实验室的建设将会为培养采矿工程的学生提供了一个良好的教学平台。

参考文献：

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采矿工程施工中存在不安全技术因素，导致安全事故的发生概率增大，对采矿人员的生命安全形成威胁。为保证采矿工程施工安全，要对其不安全技术因素进行分析，寻找应对措施。

关键词:

采矿;不安全技术因素;施工

对采矿工程施工事故进行分析可知，采矿工程施工中的技术操作不当是导致这些事故的重要原因。国家已经采取措施对其存在的安全风险实施控制，但施工中的安全事故依然发生，造成人员伤亡和财产损失，应采取积极措施进行处理。

1控制采矿工程施工中不安全技术因素的重要性

中国工业快速进步，矿产资源起到十分重要的作用。采矿工程施工发挥的作用越来越大。在当前的发展背景下，采矿工程施工技术难以符合发展要求。在实际施工中，依然有很多不安全因素对工程建设产生负面影响。如果在采矿工程施工时发生安全事故，在没有良好安全防护的情况下，就会造成大量人员伤亡，企业也会遭受损失，对采矿业发展形成阻碍［1］。确保采矿工程施工安全是采矿企业发展的必要条件。

2采矿井巷施工中不安全技术因素解析

2．1井巷施工设计存在问题

在采矿区井巷施工中，中部车场、弯曲巷道等部分，在设计中受到各种不合理因素的影响，设计人员并未对施工现场仔细勘查，导致一些设计环节不符合施工实际要求，造成安全事故发生的概率上升，对采矿工程施工造成不良影响［2］。

2．2开拓巷道施工不合理

在下部车场施工中，轨道的宽度较小，无法保证顺畅通行，安全间隙不足也对工程形成不良影响。在对巷道腰线进行布置时，如果腰线位置过高或过低，会对施工质量形成不良影响，也会干扰施工进度［3］。

2．3挖掘工作面受到不良影响

在采矿工程中，其挖掘工作面方面也会受到不安全技术因素的影响。比如，在切眼设计过程中，开口方向并未与煤层的正倾斜方向保持一致。在此类施工中，在对眼拐弯位置实施处理时，反眼的坡度在设计上超过合理限度，会对整个施工造成负面影响，工程质量与安全均无法得到保障。收稿日期:2016－03－25作者简介:张阳(1989－)，男(穿青族)，贵州大方人，现在贵州工程应用技术学院矿业工程学院就读。

3采矿工程施工中不安全因素应对对策

3．1中部车场施工问题解决方法

在对采矿现场中部车场开展设计时，通常以单道起坡、双道起坡等方式处理设计中的问题。前者的工程量相对较小，耗费的施工材料较少。较多采矿企业为了增加经济效益，常常使用前者，打点挂钩人员在操作中常常受伤。后者在发挥作用时需要得到弹簧道岔的支持，耗费的资金和人力较大，但安全性较高。为确保施工安全，应使用双道起坡，让打点挂钩人员的工作难度降低。使用此种方式开展施工，工作人员只需要在打点硐室中开展工作，可让材料运输不受阻碍。设计人员时常忘记弯道地区会对司机的视线形成阻挡，信号改变后无法正确驾驶，同时也不能和打点挂钩的工作者实现沟通，出现事故的概率增大。在确定车场位置时，要防止驾驶人员视线受到干扰，确保其能对顺利观察到信号，否则就会引发事故。

3．2开拓巷道施工中的问题处理

在施工中，下部车场的设计对施工意义重大。车场的双轨间隙有具体要求，但施工人员并未考虑实际情况，导致运输过程受阻。某些时刻，运输车会发生形变，在运输过程中发生碰撞的可能性较大，工作人员面临严重的安全威胁。施工人员必须提前考虑此种情况，将安全间隙合理拓宽，确保施工中的运输工具可顺利通过。在对巷道开展设计时，会发生高度不足的情况。在架线时，墙的高度达不到安全要求，导致触电事故发生的概率增加。因此，在设计墙体高度时，要先对现场实施检查，然后模拟架线施工，对架线的安全高度进行判断。不可为了节省成本盲目开展施工建设。施工企业要安排专门的工作人员监督，一旦在施工中发现违背要求的施工情况，要采取积极措施进行处理，对相关工作人员进行警告、处罚等。在巷道腰线布置中，时常存在缺陷。腰线起到标示作用，能辅助工作人员实现对标高和坡度的判定。如果遇到比较厚的煤层，为便于开采，应以分层的方式进行处理，会对支架产生压力，其一旦发生形变或位置偏差就会让中线点发生偏移。由于施工位置时常变化，需要对拐弯位置的半径等参数实施调整，以切线、弦线等等方式开展施工。此方面问题需要根据工程的具体情况进行处理，严密注意施工现场的变化，将安全水平提升到最高层次。

3．3科学安排采掘工作面

在切眼时，要对其开口朝向实施严格分析，合理判定长度等数值，确保各项参数符合施工要求。同时，相应开口应与正倾斜朝向保持一致，将安全事故出现的概率控制在最低限度。如遇到急倾斜煤层，要确保坡度不对施工产生负面影响。对主斜坡的设计进行分析，发现问题后及时处理，节省施工时间。对运输巷拔口的设计实施分析，保证其位置合理。要对改造眼过程中的情况进行全面分析，安排工作人员监督施工，让施工环节遵守要求，为采矿区创造更多经济效益。

3．4严格遵守开采施工要求

在施工中，应遵守各项矿物开采要求，不可在施工中损坏矿区的支撑体系。使用的设备要经过严格挑选，让设备能在施工中顺利发挥使用功能。定期对设备进行维护，认真检查防护装置。一旦发现安全检测设备存在问题，即刻维修。对采矿区的空气情况进行判定，避免施工人员出现中毒、呼吸困难等情况。创建贯穿整个施工过程的安全管理机制。对施工人员实施考核，利用惩罚和激励相结合的方式，让施工人员自觉遵守施工要求。

3．5提升施工人员的技能

专业人才对此项施工发挥的作用十分之大。因此，需要开展专业的培训增强施工人员的技能。从全国范围内聘请采矿安全领域的专家学者，前往采矿区现场实施调研，分析施工安全隐患，研究施工中常出现的安全问题，并进行详细记录。组织成立专家研讨小组，分析记录的资料，组内成员提出自身建议，经过全部成员判定后，保留合理的部分，舍弃不符合施工要求的内容。在此过程中，将专家的讨论成果制作成教材和宣传手册。组织施工人员参与培训，认真学习教材内容，让施工人员对施工中常常出现的问题有所了解，在接受培训时逐步掌握解决问题的方法。在遇到某些重要环节时，可将培训课堂直接设在采矿现场，让经验丰富的施工人员在现场示范，参与培训的施工人员在观看中可随时提问，专家进行合理解答。此种培训方式达到了理论结合实践的目的，让施工人员快速理解所学内容，在短时间内掌握解决安全问题的办法。随后让施工人员亲自参与到实践中，在专家的指导下还要组织施工人员互相交流学习心得，交流彼此的看法，从不同角度对施工中的安全问题进行剖析。施工人员在讨论当中，会发现自己在学习中的不足，并通过了解他人观点弥补自身的学习缺陷。在培训完成之后，企业要定期组织座谈会，分发之前编制的宣传手册，让施工人员始终保持谨慎的工作态度。

4总结

我国的采矿行业发展迅速，采矿技术也在快速更新。但是，在采矿工程施工中，所用的技术依然难以满足实际要求，存在操作不规范等情况，导致安全事故的可能性较大。为了在施工中保证安全和进度，要对设计中存在的问题进行改进，改变不规范操作等行为，为施工提供安全保障。

作者：张阳 单位：贵州工程应用技术学院矿业工程学院

参考文献:

［1］张学创．采矿工程中存在的问题分析及对策探讨［J］．时代报告(学术版)，2016，25(1):222．

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关键词：卓越工程师教育培养计划；采矿工程；大工程观；专业教学

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：

Discussion on the Idea of Large-scale Engineering in Specialty Teaching of "Excellent Engineer": a case study of Mining Engineering

Zhao Xiaozhi,Li Ming,Wang Jie

（Shandong University of Technology，Shandong Zibo 255091 China）

Abstract: The“Excellent Engineer Training Program” by the Ministry of Education is a significant measure in China’s higher engineering education,mining engineering was selected the first batch of The plan to build professional. Through thorough analysis of the mining engineering major’s engineering character and non-engineering character, called large-scale engineering, the paper discusses the necessity and related content of building the idea of large-scale engineering in teaching of mining engineering major, from several aspects such as teaching method of specialized teaching, learning system, practice teaching, innovative education, development of the students’ professional quality and so on.

Keywords: excellent engineer training program; mining engineering; the idea of large-scale engineering; specialized teaching

教育部“卓越工程师教育培养计划”，是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010～2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1]。采矿工程入选首批卓越工程师教育培养计划建设专业。

早在20世纪90年代，由北京理工大学、清华大学等7所高校承担完成的《重点理工科大学人才素质的要求和培养模式的改革与实践研究》的成果报告中明确提出了工程教育的大工程观，这一观点主要是指：在国际化的背景下，从社会、市场需求和适应未来发展的需要构建新的培养目标、培养模式和学习体系，构建系统整合、整体优化，综合化、宽基础的学习系统；以学生为主体，重视发展个性和非智力因素的培养，让学生学会学习，学会探索和发现，使之成长为具有工程意识、工程兴趣、工程能力和更强适应性与创造性的工程人才。随着我国高校教育教学改革的不断深入，这一观点得到了越来越多的理工科院校的认同和重视。

1 采矿工程专业的大工程特性

采矿工程专业教育直接面向国民经济中的矿业，矿业因此而构成采矿工程专业教学的工程背景。矿业是开采和选别有用矿产，提供燃料、工业原料和建筑材料的生产部门；生产对象有煤、油页岩、石油、天然气、黑色金属、有色金属、稀有元素和非金属矿等。

我国矿业历史悠久。殷周的青铜，春秋战国的铁业，秦汉的井盐，汉魏的煤，魏晋的天然气，成就即已可观。当今，矿产资源更是我国社会经济发展最重要资源之一，矿业为我国经济和社会发展提供了95%的能源资源和80%以上的工业原料。我国仅固体矿产产值在世界固体矿产总产值中就占16.53%，居世界第二位。中国已由一个矿业弱国跃入世界矿业大国的行列。

1.1 采矿工程是多学科大综合、大交叉的学科

采矿工程专业的工作对象是一个由自然地质条件、矿床开拓、采矿方法、岩体支撑、凿岩爆破、矿山运输与提升、采掘机械、矿井通风与安全、矿山排水、矿石的选别及加工、开采损害预防与环保、矿业经济决策与组织管理等构成的复杂系统，是众多技术门类的集成，具有工程学科的高度综合性特征。

由于社会进步和科学技术的发展，采矿工程问题本身的综合性、复杂性不断增强，学科交叉的范围不断扩大，尤其是与新兴学科的广泛交叉，使得新技术、新方法和新学科分支不断出现，学科界线逐渐模糊化。例如，矿石开采过程中的落矿、矿井地压、开采沉陷、露天边坡、岩爆、冲击地压等岩石力学行为，运用一些传统的理论和方法已很难做出圆满的解释和解决，因而必须在更大的范围，更多的领域探求。通过交叉学科与多学科的途径来处理和解决复杂的对象是已为近年来科技发展所证明了的一种重要途径和趋势。

1.2 采矿工程受非工程因素的影响日益广泛

现代社会的发展表明，任何工程都不是孤立的，都会与其他许多非工程因素相互交织在一起。如矿产资源的开发利用涉及到国家的经济安全，矿山开采会影响到当地社区公众的各种利益等等。因此，采矿工程技术人员所面临的不单是技术和工艺问题，往往涉及政治、经济、市场、法律、生态、地域、心理和生理等众多因素。

1.3 采矿工程受全球化的影响越来越深入

全球化的实质是物质、资本、人才、技术及文化的全球流动，是资源与市场在全球的重新配置，导致世界经济格局和国际竞争加速变化。全球化是当代世界经济发展的基本潮流，它也是全球矿业发生深刻变革的根本原因，目前矿业已经成为一个全球性行业，矿产品的贸易、矿业资本的流动、矿业服务等都已实现了全球化，同时还将受到全球性问题和事件的影响。矿山企业不仅关注如何从地下采出矿产，加工矿石和在矿山经济寿命结束时就闭坑的一系列技术问题，而且在国际视野中更加关注社区公众利益问题和国家经济安全问题，以及影响世界社会经济发展的各类问题。

全球化提出了为了适应全球化采矿工程专业教育和现代采矿工程师的新的要求，这些要求当中最重要的是在全球化趋势推动下的教育思想的变化。卓越计划培养学生必须要有国际视野，具有国际视野的前提是要了解各国文化和通晓国际规则[2]。

1.4 采矿工程是一个总是具有开创性的专业

航空工程的先驱者，美国加州理工学院冯•卡门教授有句名言：“科学家研究已有的世界，工程师创造未来的世界。”矿产资源的地质赋存条件及其品质因地而异，世界上没有两个一模一样的矿床；即便是同一矿床的不同地段，也是有差异的。资源赋存条件不同，自然丰度存在差别，意味着开采加工条件有难易之分。针对不同的矿种和矿床，甚至同一矿床的不同地段，对工程技术人员来说都可能是一个全新的工作对象。如矿床覆盖层的厚度决定采用露天开采或者地下开采方式；矿体厚度、地下水、温度、岩石应力的集中与分散、地质构造情况等都会影响采矿方法、工艺设备的选择。与其他工程领域相比，采矿工程专业具有创新性的特点表现得尤为突出。因此，卓越工程师培养过程中，应强调创造性人格的培养，加强学科渗透作用，把人格教育与常规专业教学结合起来[3]。

1.5 采矿工程专业人才的需求特征发生了质的变化

随着社会经济的发展，矿山企业对采矿专业人才的需求发生了从单纯需要技术人才到需要技术与文化相结合的创新人才的变化。单纯掌握采矿技术与工艺的人只能是一个“技术人”，对矿产开采业来说而不是一个完整的“工程人”。21世纪矿山企事业对人才的具体要求将是：要有扎实的基础理论、宽广的专业知识，要有较强的解决实际问题的能力和创新能力，具备科学人文素质和终身获取知识的能力，具有热爱矿业、愿为矿业发展做出贡献的思想品质，以及能胜任艰苦工作的身心健康的体魄。

知识范型和传播方式的深刻改变，非工程因素对工程问题影响的更加增多，使得采矿工程学科的界线逐渐模糊，许多工程事物都属于复杂系统，而许多社会需求的实际问题又常常是系统工程，这些变化必然会在采矿工程界的人才需求方面表现出来。

所有这些都给采矿工程专业的教育教学提出了更高更新的要求，这就是要求在大教育、大工程的视野中建立工程人才的培养模式。

2 采矿工程专业的大工程教育观

大工程教育观的核心“在于强调综合和创新：综合化培养人才，培养的人才要有系统的观点和创新精神”。国外工程教育有较长的历史，它们的教育实践也说明这一点，如美国工程教育界面对新时代快速而巨大的变化，对“新时代需要什么样的工程师”的问题进行积极的探索，并日益达成共识：现代工程师应该是个多面手，要具备正确判断和解决工程实际问题的能力；具备良好的交流能力、合作精神以及一定的领导组织能力；要懂得如何去设计和开发复杂的技术系统、如何处理好工程与社会间的复杂关系；要养成终生学习的习惯与能力，既能胜任跨学科的合作，又能适应将来风云多变的职业领域。

学校教育是工程师成长的重要基础环节，首先要注重学生工程精神和工程意识的培养教育；工程精神和工程意识是卓越工程师的优秀精神品质的集中体现，也应当是高等工程教育的灵魂[4]。

2.1 转变思想观念，按大工程教育观构建采矿专业人才培养模式

工程类人才知识的综合性、人才能力的创新性、人才素质的通识性，深刻反映出工程教育人才培养的共性。在采矿工程专业教学过程中要建立起一种新的培养模式，这就是要在对人的本质、人与自然关系的深刻认识的基础上，以科学精神、工程意识、人文素质、技术水平、创新能力相互结合的总体人才培养目标，强化采矿工程教育的综合性、实践性、战略性的特征，注重工程教育与人文教育的融合，树立全面的素质教育观，培养和谐的、全面发展的采矿工程人。

在专业教学过程中要注重学生的人格培养和人的自我完善，围绕着人、社会和自然的和谐发展而进行，不仅要注重工程工具理性，更要重视工程的终极理性，把每一个人都作为一个独立的精神统一体来看待，不仅仅是教授知识，还需要激发智慧，更需要培养人文精神和人文关怀，需要进行真善美的教育。

2.2 以大工程教育观为指导，建立新型的专业学习体系

（1）采矿工程专业新的学习体系的建立应该以现代采矿工程人才需求特征为指导，有利于学生个人的发展和成长，强调学科之间的融合交叉，调动各种学习资源，建立起不同教学内容、各个教学环节、多种教学方式之间相互关联，综合集成的专业学习体系。

（2）面对21世纪科技飞速发展，社会对采矿专业人才的需求必然呈现出不断变化的态势。要适应这种多变的环境，就必须依靠厚实的基础。基础学科是技术学科与应用学科的生长点和发展的根基。科技进步、经济发展最根本的条件是基础学科的存在和发展。因此，基础课程的设置要增设一些面向未来发展所必备的基本知识，并在内容和时间上占有适当的比重，以培养学生的基本能力和基本素质，形成学生毕业之后进一步发展的潜能。

（3）随着现代科学技术的学科交叉、渗透与综合，现代工程的科学性、社会性、实践性、创新性、复杂性等特点更加突出。采矿工程是由“勘探－研究－设计－建设－运行－经营－管理”等环节组成的工程链。每个环节都存在着大量的技术、经济以及人文、环境等问题，并且这些问题在各个环节之间是相互影响、相互制约的。随着这条链的后移，经济、人文内容的比重将逐步增加。因此在构建课程体系时，大力提升传统意义下的“非专业”课程的地位，使之成为能够兼容科学、技术、经济、文化、道德、环境、社会发展等诸方面，体现时代综合发展的课程体系。

（4）高度重视人文科学的教育。采矿工程专业文化氛围不浓，学生的文化陶冶、人文素质和文化底蕴不足是一个存在已久的问题。人文泛指人类社会各种文化现象，人文不但是一个知识体系，而且是一个价值体系、伦理体系；人文为工程技术启示方向，解决工程技术的价值理性等问题。科学技术课程挤占了人文和艺术课程应占的分量，或者把人文和艺术课程的教学放在不那么重要的位置，专业教育就会偏离求真、求善、求美的本质，受教育者在利益驱动下展开竞争，竞争可能扭曲人性，人也就难以得到全面的发展。

（5）在教学观念与教学方法方面，以学生为主体，注重培养学生运用知识的实际能力，注重培养学生对知识和权威的质疑、批判精神，注重对知识的拓展和创造，充分发挥学生学习的主动性，从被动学习到主动探究，创新学习。创新能力是卓越人才必须具备的核心能力，而创新能力的重要基础是批判性思维[5]。例如，为了培养学生对工程问题的分析能力、解决工程问题的综合能力，可以采用类似于MBA案例教学方法，开设“采矿工程案例分析”课；还可推行研究型学习方式，由教师提出问题，给出任务，让学生像工程师一样地工作，在复杂的情境中进行探索，去研究和发现隐藏在问题中的规律。

（6）重视课堂外的教育。课堂以外的空间，对学生价值观的形成、能力培养和素质提高有重要作用。专业学习系统不仅应有列入培养计划中的教育内容，还应包括未列入培养计划中的教育内容。开设第二课堂，开展创新活动，实行导师制，实验室开放等，从多个方面保证培养目标的实现。

2.3 面向采矿工程实际，强化专业实践教学

采矿工程是个实践性很强的专业，理论联系实践理应成为专业教学的办学指导思想。但是，近年来教学中存在的重“学”轻“术”的倾向越来越严重，实践教学实际上处于被“软”化的局面。一是实践环节的学时数由于体制改革进程的不定性和教学经费投入的不足而受到削弱；二是能接待实习实践的矿山企业很少，企业担心接待实习会影响生产，同时还担心学生的安全，国有企业不接受，民营企业没这个能力；三是具有工程实践经验的教师不足，企业中有经验的工程师又难以进入人才培养的环节。

采矿工程师作为矿山工程设计、生产、系统运行与控制，经济决策与经营管理的主要策划与执行者，其本身的质量与素质，直接关系到工程经济与安全。进入矿山企业的毕业生如果没有一定的专业实习实践学习过程是难以承担实际工作的。采矿工程专业教学的人才培养必须面向矿山实际，这是目前亟待解决的问题。

（1）构建新的实践教学体系，增加和加强课程设计环节，毕业设计要尽量结合矿山生产或科研真题真做，提高设计内容的综合性、设计过程的实践性以及毕业设计的完整性，设计教育重在培养学生掌握现代工程设计的思想、方法及分工协作的精神；实践教学和实践训练应由局部到全局，循序渐进，始终不断线。由此才能使学生所学知识活化，真正理解工程的本质，把培养学生的工程意识、动手能力、分析能力、综合能力、合作精神、创新品质、自学能力等真正落到实处。

（2）对于实验而言，要增加独立设置的实验课门数，改变目前实验课依附于理论课的状况，增加研究性、设计性、综合性实验项目；切实实行实验室开放，要求学生自主完成一定数量的实验项目，独立计算学分。开放实验室是培养创新人才的新途径，其目的就在于培养学生自主学习、创新学习的能力[6]。

（3）加强采矿工程专业产学研合作教育的研究，在合作形式、合作内容、合作层次等方面建立良好的产学研互动关系，保证专业实习实践教学有稳定的企业支撑。企业学习阶段是“卓越计划”人才培养模式改革的重点，因此，相应的企业培养方案应该成为专业培养方案的重要组成部分[7]。

2.4 营造一个有利于培养学生创新意识和创新能力的文化氛围

采矿工程是一个总是具有开创性的专业。提倡创新教育，就是要求在教育教学的过程中，通过启发、诱导等方法手段，激发学生探求新知识新技术，从而能够推陈出新，有所发现，有所突破, 使之在科学、技术和领导力等方面以更好地适应世界和未来。

在采矿工程专业人才培养过程中，一方面要开设一些创造学、创造力开发训练、创造工程等课程，另一方面，应在各个教学环节中渗透创新教育，在传授知识的同时，教给学生相应的科学研究方法；通过专业课的学习或创造思维训练与专业课的有机结合，提高学生创造性解决问题的能力，形成独特的专业创造力。另外还可以通过国际交流与合作，为学生创造一种多元的、开放的学术生态环境。

2.5 强化职业素质养成，提高学生采矿工程专业的职业意识

职业素质是指学生能力在未来竞争日趋激烈的社会中，个人职业成就和自身成长的集中且综合的表现，是具体的专业能力以外的完成任务和解决问题的实际能力。如学习任务的组织实施能力，工作和学习方法的应用能力，人际关系合作能力，心理承受能力和意志力，以及一个人的人格独立性和专业责任心等。职业素质养成是以培养人的发展潜能和从事某种职业的潜意识，以及提高就业能力为基本价值取向的教育实践活动。

社会经济发展对职业带来巨大的冲击和更高的要求，用人单位对应聘者的标准普遍提高，既要看学历，又要看能力，既要看是否懂专业，又要看是否懂管理，既要看技术水平的高低，又要看学生是否具有良好的职业素质。强化采矿工程专业学生职业素质养成，能使学生形成学习本专业的情感动力和从事本专业工作的心理感悟，职业素质养成是采矿工程专业教学不可缺少的内容。

2.6 强化教师的工程素养

现在大学科技成果的评价方向强调论文和SCI、EI，强调纵向科研课题，大多数教师对自己的发展定位也势必会向这个方面努力，于是工程背景被淡化，教师队伍自身缺乏“工程训练”。在中国高校从事工程教育的教师一般都没有太多参与一定工程实践和社会实践的经历，也没有多少有实践经验的工程师到大学任教，对于采矿工程专业大批年轻的教师，这个问题尤为突出。老师不会做工程，又怎么能带出善于做工程的学生呢？

教师队伍的工程素质和水平对于专业教学效果起着决定性的作用。对于采矿工程专业教师，不但要求具备扎实的理论知识，特别重要的是应具备一定的矿山工程经验。否则，很难体会到矿山工作的真正特点，也就不能在教学中突出矿山工程问题的特殊性，不利于运用大工程观来培养学生。美国ABET对工科学校的教师要求是：多元教育背景，工程经验，教学的经验和技巧，沟通的能力，学术水平，参加本专业的工程学会或是成为注册工程师。这样加强了教师与工程界的联系，有利于理论与实践相结合，缩短了学校与工程实践的距离。

3 结语

当今工程专业教育的发展趋势是为学生提供跨学科、综合化、高集成的知识背景。因为一项工程事实上已经不是一个学科或一个专业的事物，而是一个复杂的系统，它所面临的问题需要自然科学、人文社会科学、技术等多方面的知识来解决。为此，迫切需要改变狭窄的“技术教育观”，树立大工程教育观。既要加强工程专业教学的基础性、通用性，构建系统整合、整体优化、综合化的大基础教育体系，又要防止专业教育的学术化、理论化倾向，重视工程的实践性、应用性，重视培养学生的工程意识、工程兴趣、工程能力，探索卓越工程师培养专业教学独特的培养模式。

[参考文献]

[1]卓越工程师教育培养计划[EB/OL] ./high/tbch/2010/zygcs/中国教育新闻网，2009,7,19.

[2]林健.面向世界培养卓越工程师[J].高等工程教育研究,2012(2):1～15.

[3]叶清.大学生创新人格特征及其培养[J].教育学术月刊,2010(11):73～74.

[4]徐长山，梁权，赵艳斌.工程精神论纲[J].自然辩证法研究,2010,26(9):35-39.

[5]林健.面向世界培养卓越工程师[J].高等工程教育研究,2012(2):1～15.

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1．深部开采理论知识的储备

煤炭开采由浅部进入深部不存在骤变，但相较浅部开采，深部开采普遍表现出原岩应力大、动力灾害频发、瓦斯抽采难度大、热害严重、岩体流变性强等特点，因此本科生生专业知识储备应包含浅部开采和深部开采两个方面。目前，高校对采矿工程专业本科生专业知识的讲授仍局限于浅部开采，专门讲授深部开采知识的课程及教材建设已严重落后于行业发展所需。部分走在深部开采科研前列的高校凭借师资优势通过专题报告等形式可使学生对深部开采得到初步了解，如中国矿业大学采矿工程专业在“学科前沿讲座”中专门有一讲来介绍深部开采，但也只是杯水车薪。

2．知识结构的多学科交融性

煤炭资源的赋存特点———煤、水、瓦斯三相介质共存与多物理场(应力场、温度场、裂隙场、时间场)耦合，直接决定了采矿工程是一门多学科交叉性学科。根据采矿工程专业现行培养方案，本科生知识结构具备一定的多学科性;以适应煤炭开采发展新趋势的要求。

(1)在涉及学科广度上，范围不断扩大。科学采煤理念的提出使采矿工程与原先非密切相关的机械、信电、经济等学科的交流日益频繁［4-5］。首先，本科生要加强机械知识学习。其次，本科生要增强“研发矿用信息电子检测仪器设备”的意识。最后，本科生要会算技术经济账。煤炭产能的快速提升、进口总量的连年攀升以及市场对资源匹配的自行调控，致使“降低开采成本”愈发重要，各类方案的技术经济效益比较已成最终方案选择的决定性因素;对本科生相关能力的要求已由过去的“了解技术经济比较的基本思想”过渡为“运用技术经济知识进行抉择”。

(2)在涉及学科的交叉深度上，与密切相关的岩石力学、流体、地质、材料等学科的交叉研究不断深化。主要表现为:对岩体变形破坏机理的研究已突破单一的“应力—应变”关系，引入了时间、温度、渗流等多种因素;保水开采、突水防治、煤与瓦斯共采等研究中，对开采引起的流体运移问题逐步由“定性考虑”向“定量计算”转变;充填、注浆、支护构件性能强化等新兴方法、工艺使材料科学的重要性日益凸显;高安全生产水平、高资源回收率的客观要求对地质资料详尽度提出更高要求，构造应力场对开采活动的影响程度亦日受重视。当前，采矿工程专业课程体系已体现出多学科性，但学科间的交叉、渗透则明显不足［6-7］。例如，采矿工程专业开设的“流体力学与机械”、“材料科学概论”等课程，均注重于自身知识体系的完善，着实拓宽了学生理论基础;但未能与煤炭开采中涉及的裂隙水渗流、瓦斯运移及材料研发相融合，未能实现不同学科知识结构间的碰撞与交融。

3．专业实践能力的提升

工科专业强调学生在工程中对所学知识的运用水平，即专业实践能力，而非一味的知识积累。本科生专业实践能力培养主要依靠实践教学，与国外相比，实践教学历来就是我国本科教育中的一项短板［8］。传统教学思想的束缚致使学生及教师对实践教学重视度不够;实践教学组织不够严谨、既定制度落实不到位、基地建设落后、教学内容层次不清晰等也导致了实践教学质量的下降。煤炭开采条件的日益复杂化及高度集中化对从业人员的实践能力提出了更高要求。采矿工程专业现行专业实践教学体系以“课程实验—课程设计—专业实习—毕业设计”为主线，保障各环节实施的规章制度也均已形成，体系结构已较为完善。但毕业生专业实践能力尚不能满足用人单位的需求，校内招聘会上用人单位对采矿工程本科生的评价亦多为“理论知识丰富，但到工作岗位上啥也不会”。根本原因在于实践教学质量的缺失。

二、新时期采矿工程专业本科生培养策略

1．专业课程体系调整:“突出—转变—拓展”

(1)“突出”即突出深部开采的重要性。面对本科生深部开采理论知识储备的迫切需求，实现深部开采教学与传统浅部开采教学的并列、同步进行，必须首先完成深部开采教学所需的教材建设与师资配备。课程开设采取单独开设的方式，就深部开采进行集中讲解。

(2)“转变”即实现专业课程教学内容的“两元化”(既包含基础理论知识，又囊括理论知识在煤炭开采中的应用)转变。“两元化”是本科生多学科交融性知识结构构建的客观要求，其根本目的在于帮助学生完成“理论学习”到“知识自主运用”过渡，具体实施形式不受课程开设门数与方式等限制，重点在于教学内容的完善。既要保留相关学科基础理论知识的教授;又要实现学科间的交叉、渗透，以煤炭开采为背景促进相关学科知识应用教学。

(3)“拓展”即拓展本科生学术研究接触渠道。采矿工程与相关学科交叉研究的深入主要体现在学术研究中;但随着煤炭开采行业科技水平及人才培养层次的提升，将科研动态渗入本科教学已为本科生培养所需，这对未来走向学术研究领域的本科生则更为重要。对于采矿工程领域更高层次多学科复合型人才的培养，相较于国内高校普遍采用的“双学位”培养模式，英国高等教育中联合专业(分双科专业、三科专业和主副修专业)的设置更具借鉴性［9］，学生既享有对各学科的独立学习，又兼有学科间的交叉和向学科重叠领域的统一回归，辅以高水平师资(具有多学科知识背景)，使学生具备跨学科、多视角的思考能力。

2．专业综合技能训练体系强化:“五步走”

(1)虚拟矿井漫游与专业认知实习。利用三维建模软件和虚拟现实软件开发专门面向煤炭开采教学虚拟矿井漫游系统，实现矿井交互漫游、自动漫游、设备展示、工艺演示、过程操作、事故模拟及视频播放等功能［10］，使学生在入井实习前形成感性认识，结合入井前安全教育;然后，深入煤矿生产一线，感知真实矿井，为专业课程学习做铺垫。

(2)课程实验。加强课程实验配套教材的建设，确保每一项课程实验均有资可参，注重课程实验的前期准备，提升课程实验完成质量;充分发挥国家与教育部重点实验室及国家级教学示范中心的资源优势，使实验性课程授课方式为“教师示范学生操作”;对本科生在校期间须自主完成实验量进行定量考核，突出自主设计性实验的重要性。

(3)课程设计。简化工程实际条件，降低课程设计难度，突出课程设计与毕业设计相应部分在难度上的递进关系;注重学生对课程设计内容和流程的熟悉;着重审核课程设计学生自主完成程度，并将其作为成绩考评重点。

(4)专业实习实训。专业实习实训目的在于使本科生能够参与到矿井实际生产中，在实践中加深对理论知识的理解与应用，但受“生产—实习”矛盾及安全等因素影响，实习内容与认知实习相差无几，实训更是无法开展。运城职业技术学院教学矿井、晋煤集团凤凰山煤矿采矿工程实践教学中心等基地建设［11］，为专业实习实训提供了新途径。

(5)毕业实习与设计。毕业实习与设计是本科生在前述“四步”的基础上进行的一次系统的、独立的采矿设计技能培养与锻炼，是对本科生专业综合技能的升华，毕业设计完成质量可直接反映出本科生对专业理论知识的运用能力与水平。本科生应以实事求是的态度对实习矿井开展调研，同时不断提高本科生毕业设计质量要求，加大学术不端行为抽查力度。

3．专业考核标准优化:“个性化”

适应煤炭开采发展新趋势的采矿工程人才培养应以本科生为本，充分调动其主观能动性。专业考核标准以及各类评优条例犹如本科生自身努力方向的“指南针”，具有强烈的导向作用。按照近年来采矿工程专业本科生就业岗位工作性质的不同，毕业生可被分为应用型人才(约占75%)和研究型人才(约占25%)。对本科生不同类型人才的培养在很大程度上存在一定的共性，但也各有侧重，导向也应有所区别。

(1)在考核内容上，加强对专业综合实践能力的考核力度。煤炭开采的工程实践能力是对研究型和应用型人才培养的共性要求，在专业综合实践能力上“工程师”与“研究员”的培养是统一的。应用型人才作为生产一线技术人员，必然要求其能够根据所学知识对现场各种问题做出准确的判断与决定;研究型人才作为先进技术的创造者，更应准确把握生产一线存在的各类问题，通过科学实验完成相关理论的研究。

(2)在考核标准上，要兼顾对本科生不同类型人才的导向作用。按照现行的学士学位授予办法，本科生学业考核主要体现在课程考核上;而奖学金等各类评优均以学生课程成绩为基础，其次兼顾学生素质发展来展开;因此，总体而言现行考核标准有利于研究型人才的培养而对应用型人才的成才未能起到较好的导向作用。应用型人才培养强调解决实际问题综合能力的提升，既包括知识的积累与运用，更包括协作能力、交际能力等在内的各种技能。现行考核标准的不平衡性也与许多本科生在校表现平平，但在工作岗位却很快凸现出来的现实相印证。研究型人才培养的导向主要依靠提高推荐免试硕士研究生要求条件来进行。

三、结语

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关键词：专业英语；弊端；课堂教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671―1580（2013）10―0048―02

目前中国大学教育针对不同专业均开设专业英语，其主要教学目的是通过课程的学习，扩展学生在本专业方面的英语词汇量，熟悉本领域的专业术语，最终使学生具备熟练阅读专业文献、查阅相关资料以获取信息的能力。随着我国采矿技术的不断发展及进步，逐渐在国际处于领先水平，因而越来越多的学生认为采矿工程的专业英语课堂不再有太大的意义，因此采矿工程专业英语课堂的教学改革有待思考。

一、目前采矿工程专业英语的特点及课堂教学现状

1.专业英语的内容要求基本覆盖本专业的所有新技术领域，而且课文多是介绍性的文献。目前采矿工程专业英语的教材较少，内容也比较陈旧，而且随着我国采矿技术的不断发展及进步，逐渐在国际处于领先水平，因而越来越多的学生认为采矿工程的专业英语课堂不再有太大的意义，学生从思想上不愿意接受。

2.专业词汇量大，文章长句、复杂句多。这相应地增加了阅读的困难，句子的复杂性加大了学生理解文章的难度，容易使学生产生厌学的情绪。

3.课堂组织形式单调。目前大多数的专业英语课堂教学模式都是先讲单词再读课文，最后翻译。一节课教师从头讲到尾，课堂组织形式单调，学生只是被动地接受，没有积极思考，缺少真正意义上的课堂互动交流，专业英语变成了课文翻译课。因此，学生不喜欢学习专业英语，抱怨专业英语课的学习枯燥无味，教学两方面都很痛苦。同时，这种教学方式对教师的要求非常高。要求教师首先必须掌握相应的专业知识，具有扎实的专业理论功底，了解本专业的最新发展动态；其次教师必须具备运用英语进行专业课教学的能力，不仅具有较强的阅读能力，而且要求熟练的英语听说能力，掌握英语教学方法。

在我校采矿工程专业的专任教师中，老教师们相对来讲专业理论功底更扎实，知识面更广，并且有自己的独到见解，但是如果担任专业英语教师的话，相对来说显得英语的听说读写能力不强，所以课堂一般采用纯专业知识介绍；而青年教师因为刚走出校门，在英语语言上相对占有一些优势，但却缺少对专业知识的全面理解，因而课堂多采用词汇、语言分析+翻译的模式。这使得我们的专业英语教学在很大程度上影响了教学质量。

二、改善教学方法 提高教学质量

1.课前预习，收集最新资料

专业英语教材中所介绍的知识一般是学生在之前的其他专业课程中已经了解和掌握的，让学生课前熟悉与所讲内容相关的中文专业知识，使学生对所学文章有一个大致了解，便于依据上下文及有关专业知识理解英文所表达的意思。对于采矿类的学生而言就需要掌握mine surveying（矿山测量）、Shaft Sinking and Tunneling（井巷工程）、Mining method（开采方法）、Mine Ventilation（矿井通风）、Mine Accident Prevention （矿井事故防治）等方面的专业知识。

把班级学生分组，要求每组学生通过网络收集本专业的前沿资料及国外相关的先进技术。每个小组课下先以小组集体讨论的形式学习收集到的资料，大致了解文章的意思，然后再把这些收集到的材料拿到课堂上，每组每次选派不同的人员进行介绍，开始可以完全用汉语，逐渐联系英汉结合讲解。这样既锻炼了同学查阅专业文献的能力，同时又锻炼了对专业英语的翻译、表达能力。 比如露天采矿方面，国外的机械设备相对国内来说有很多先进的地方，对这些资料的收集使同学们在锻炼上述能力的同时又能接触到新鲜事物，进一步提高学习兴趣。

2.配合使用多媒体教学，提高教学效果

专业英语与基础英语不同，文章的长句、难句很多，语法结构复杂，一句英文可能要翻译成多句汉语才能表达清楚，这增加了理解的难度。对此，学生常觉得无从下手。甚至有些段落或句子即使老师给翻译过了，当时学生也理解了，课下自己看的时候又出现不能自己准确翻译的情况，这时就需要教师传授翻译长句的方法。教学过程中，可以采用多媒体将典型的长句呈现出来，让学生先自己多读几遍，然后引导学生分析，找出句子的主语、谓语，并且标注不同的颜色，先只翻译主语和谓语，最后再把修饰成分加入进去，连起来理解。每堂课可以根据所讲内容适当安排两三句有代表性的复杂语句，教师给予语法和翻译技巧的提示，让学生自己尝试翻译，最后老师再帮助整理、捋顺。并且，教师课前多设计问题，启发学生积极思考。同时为学生搜集一些前沿的、热点的英文资料，诸如China Daily 中对各大矿井事故的报道。

对于有些专业词汇的学习，也可以通过实物图片呈现在多媒体的形式来加强学生的联想记忆。另外，对于学生收集到的资料，也建议学生配合使用多媒体与大家分享。

3.不断提高教师自身素质

首先，专业英语教师要不断提高自己的阅读能力和笔译能力，教师不仅所掌握的词汇面要广，语法熟练，能透过英文表面理解其深层次的含义，还要不断拓宽专业知识面，并有一定的深度。另外，由于现有教材的陈旧不能满足教学要求，老师在要求学生收集国内外先进资料的同时更应该具备广泛收集资料的能力，提前做好中英文翻译结合的准备。对于同学们收集到的拿来课堂上分享的资料，要求老师能够同步做到中英文的结合，使同学们加深对专业知识和专业词汇的理解。

其次，专业英语教师要不断提高英语口语能力，不但要单词发音准确，还要能用英语表达意思。建议学校加大师资培养力度，特别是在中青年教师中培养一批专业知识广博、英语能力强、教学基本功扎实的骨干教师，担当专业英语教学以及探索专业英语教学内容、方法与规律的主力军。在教学过程中，有必要聘请外语教师一起从事专业英语的教学，交流经验，解决疑难，进行教学内容和教学方法的研讨，以促进教学质量的提高。

4.课堂和课外并重，加强学生的应用能力和实践能力

学习的目的在于应用，专业英语教学的主要任务就是培养学生能够具备查阅并理解外文文献的能力。可以以课外作业的方式，让学生上网检索或者到图书馆查阅相关的英文的专业文献，阅读并用中英文写出文章的要点和摘要。让学生在获取专业知识的同时增加对本专业的兴趣，提高专业英语学习的质量，把原来枯燥无味的学习变得多姿多彩。

大学专业英语担负着素质教育的重任，只有通过教育观念的转变，通过教学实践的改革与创新，优化教学内容、改进教授方法、革新教学手段，才能达到培养国际型、高水平科技人才的目的。对于采矿类学生来说，专业英语的学习主要在于应用，如何提高学生的应用能力需要进一步研究和探索。

三、结论

本文针对我校现行采矿工程专业英语的课堂教学特点及存在弊端，提出了一些改进的方法，在今后的教学中逐步落实这些方法，期待专业英语课堂教学质量的提高。同时，提高同学们对采矿工程专业英语的认识，激发学生的学习兴趣，收获高质量的课堂教学效果，有待于所有专业教师的共同努力。

[参考文献]

[1]张景钢 .安全工程专业英语课程教学探讨[J]. 中国安全生产科学技术，2010（04）.

[2]杨卫华，徐涛.专业英语教学改革的几点思考[J].河北建筑科技学院学报，2004（01）.

[3]丁双红，张学辉.理工科专业英语教学特点及改革意见[J].理工高教研究，2004（04）.

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1．专业英语的内容要求基本覆盖本专业的所有新技术领域，而且课文多是介绍性的文献。目前采矿工程专业英语的教材较少，内容也比较陈旧，而且随着我国采矿技术的不断发展及进步，逐渐在国际处于领先水平，因而越来越多的学生认为采矿工程的专业英语课堂不再有太大的意义，学生从思想上不愿意接受。

2．专业词汇量大，文章长句、复杂句多。这相应地增加了阅读的困难，句子的复杂性加大了学生理解文章的难度，容易使学生产生厌学的情绪。

3．要求教师首先必须掌握相应的专业知识，具有扎实的专业理论功底，了解本专业的最新发展动态;其次教师必须具备运用英语进行专业课教学的能力，不仅具有较强的阅读能力，而且要求熟练的英语听说能力，掌握英语教学方法。在我校采矿工程专业的专任教师中，老教师们相对来讲专业理论功底更扎实，知识面更广，并且有自己的独到见解，但是如果担任专业英语教师的话，相对来说显得英语的听说读写能力不强，所以课堂一般采用纯专业知识介绍;而青年教师因为刚走出校门，在英语语言上相对占有一些优势，但却缺少对专业知识的全面理解，因而课堂多采用词汇、语言分析+翻译的模式。这使得我们的专业英语教学在很大程度上影响了教学质量。

二、改善教学方法提高教学质量

1．把班级学生分组，要求每组学生通过网络收集本专业的前沿资料及国外相关的先进技术。每个小组课下先以小组集体讨论的形式学习收集到的资料，大致了解文章的意思，然后再把这些收集到的材料拿到课堂上，每组每次选派不同的人员进行介绍，开始可以完全用汉语，逐渐联系英汉结合讲解。这样既锻炼了同学查阅专业文献的能力，同时又锻炼了对专业英语的翻译、表达能力。比如露天采矿方面，国外的机械设备相对国内来说有很多先进的地方，对这些资料的收集使同学们在锻炼上述能力的同时又能接触到新鲜事物，进一步提高学习兴趣。

2．对此，学生常觉得无从下手。甚至有些段落或句子即使老师给翻译过了，当时学生也理解了，课下自己看的时候又出现不能自己准确翻译的情况，这时就需要教师传授翻译长句的方法。教学过程中，可以采用多媒体将典型的长句呈现出来，让学生先自己多读几遍，然后引导学生分析，找出句子的主语、谓语，并且标注不同的颜色，先只翻译主语和谓语，最后再把修饰成分加入进去，连起来理解。每堂课可以根据所讲内容适当安排两三句有代表性的复杂语句，教师给予语法和翻译技巧的提示，让学生自己尝试翻译，最后老师再帮助整理、捋顺。并且，教师课前多设计问题，启发学生积极思考。同时为学生搜集一些前沿的、热点的英文资料，诸如ChinaDaily中对各大矿井事故的报道。对于有些专业词汇的学习，也可以通过实物图片呈现在多媒体的形式来加强学生的联想记忆。另外，对于学生收集到的资料，也建议学生配合使用多媒体与大家分享。

3．由于现有教材的陈旧不能满足教学要求，老师在要求学生收集国内外先进资料的同时更应该具备广泛收集资料的能力，提前做好中英文翻译结合的准备。对于同学们收集到的拿来课堂上分享的资料，要求老师能够同步做到中英文的结合，使同学们加深对专业知识和专业词汇的理解。其次，专业英语教师要不断提高英语口语能力，不但要单词发音准确，还要能用英语表达意思。建议学校加大师资培养力度，特别是在中青年教师中培养一批专业知识广博、英语能力强、教学基本功扎实的骨干教师，担当专业英语教学以及探索专业英语教学内容、方法与规律的主力军。在教学过程中，有必要聘请外语教师一起从事专业英语的教学，交流经验，解决疑难，进行教学内容和教学方法的研讨，以促进教学质量的提高。

4．课堂和课外并重，加强学生的应用能力和实践能力学习的目的在于应用，专业英语教学的主要任务就是培养学生能够具备查阅并理解外文文献的能力。可以以课外作业的方式，让学生上网检索或者到图书馆查阅相关的英文的专业文献，阅读并用中英文写出文章的要点和摘要。让学生在获取专业知识的同时增加对本专业的兴趣，提高专业英语学习的质量，把原来枯燥无味的学习变得多姿多彩。大学专业英语担负着素质教育的重任，只有通过教育观念的转变，通过教学实践的改革与创新，优化教学内容、改进教授方法、革新教学手段，才能达到培养国际型、高水平科技人才的目的。对于采矿类学生来说，专业英语的学习主要在于应用，如何提高学生的应用能力需要进一步研究和探索。

三、结论

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关键词：OpenGL 采矿 可视化

一、基于OpenGL的可视化原理

1.1 OpenGL运行机制

作为图形硬件的软件接口，OpenGL由几百条指令或函数组成。这些指令用来绘制诸如点、线、多边形等图形元素，并对这些图形元素进行着色、纹理、光照及动画等操作。OpenGL指令的解释模型是客户端/服务器模式，即客户端作为用OpenGL进行图形绘制工作的应用程序，向作为服务器的OpenGL内核指令，这些OpenGL指令由服务器来解释。一般情况下，客户端和服务器在同一台计算机上运行，但也可以在不同计算机上运行。因此，Windows下的OpenGL是网络透明的。

1.2 OpenGL工作流程

与大多数图形API类似，OpenGL把所接收的数据分成几何顶点数据和图像数据两类，其中，几何顶点数据包括模型的顶点集、线集、多边形集；图像数据包括像素集、影像集、位图集等。

二、OpenGL在采矿工程中的应用

体视化技术是当今表达和分析复杂数据的有力工具，将体视化技术引入到地质采矿领域，可以实现三维工程布置和三维矿体的生成和仿真，有助于更好地理解矿体的空间信息及矿体与工程布置之间的空间位置关系，提高空间分析功能。虽然体视化能够揭示物体内部复杂的结构，使我们能够看到通常情况下看不到的物体内部结构，利用体视化技术可以解决采矿工程三维可视化里的集成显示。所以采用OpenGL所实现的主要功能就是对地下采矿工程的开拓系统和采准切割系统等各类工程、钻孔、矿体几何形状、各种地质剖面图以及巷道剖面图等的单独可视化仿真显示，并能进行旋转和缩放等操作。本文重点分析OpenGL在井巷工程可视化系统的关键技术及实现。

2.1实体绘制

OPenGL虽然具有较强的三维图形制作与处理功能，但其库函数还是比较有限的，仅提供十余种基本几何图形。虽然在辅助库中提供了部分二次曲面绘制函数，但大多数的几何体中心设在原点。这样绘制任意位置的几何体时，要么进行频繁的系统坐标变换，要么用数值矩阵计算进行图形变换。为了有效地建立地下井巷工程的三维可视化系统，需要编制大量的实体绘制功能模块，譬如，绘制任意位置的弧形巷道的主要技术及其实现过程如下。

在OPenGL库函数中无法直接生成弧形曲面，而如果采用NURBS曲面，则不能对其进行精确控制，难以满足描述巷道的需要，且程序复杂，运行效率低。在本系统中，采用增加裁剪面的方法来构造弧形巷道，将整个弧形巷道看成是由两个半径不同的同心圆柱和上下两个同心圆盘经过裁剪平面切割组合而成。

2.2投影变换

投影变换是一种很关键的图形变换技术，其目的就是定义一个视景体，使得视景体外多余的部分裁剪掉，最终图像只是视景体内的有关部分。OPenGL中提供了两种投影方式，即正射投影和透视投影。

正射投影的视景体是一个矩形的平行管道，也就是一个长方体。正射投影的最大特点是无论物体距离视点多远，投影后的物体大小尺寸不变。这种投影通常应用在井巷工程绘制和计算机辅助设计等方面，这些应用领域要求投影后的物体尺寸及相互间的角度不变，以便施工时物体比例大小正确。

透视投影符合人们视觉习惯，即离视点近的物体大，离视点远的物体小，远到极点即为消失，成为灭点。透视投影的视景体类似于一个顶部和底部都被切除掉的棱椎，也就是棱台。这种投影适用于动画、可视化仿真以及其他要求具有真实感图像的领域。

在井巷工程可视化系统中，为了表现各个工程之间的空间位置关系，在投影变换之后，要求巷道间的比例关系不发生改变，便于直观地分析井巷工程布置的合理性，因此，本系统使用正射投影。

2.3光照处理

OpenGL的光照模型包括辐射光、环境光、漫射光、镜面光等。辐射光是直接从物体发出，并且不受任何光源影响；环境光是由光源发出经过环境多次散射而无法确定其方向的光，即似乎来自所有方向；漫射光来自一个方向，它垂直于物体时比倾斜时更明亮，一旦照射到物体上，则在各个方向上均匀地发散出去；镜面光来自特定方向，并沿另一方向反射出去。

光源具有一系列特性，譬如颜色、位置、方向等。选择不同的特性值，则对应的光源作用在物体上产生的效果也不一样。

光照模型目的是通过法向、光源、材质等复杂计算，使得生成的图形图像具有真实感。

2.4平面法向量

计算法向量严密地表示多边的方向，OPenGL需要利用法向量来计算光线照射到物体上的角度，若要生成具有立体感的图像，必须定义物体的法向量。

OPenGL不提供计算法向量的函数，需要开发人员编制相应的程序。本系统所设计的法向量算法经实际数据验证，正确有效。

2.5集成实现

分析方法与研究结论：在本工程中，主要的监测分析区域为当前采煤面前方5 -12m范围内的煤层。利用微地震监测软件的数据采集及分析结果，定位出事件点位置后并完成其在模型中的绘制，即能着重对分析区域内的事件点数量和能量等信息进行观测。如工作面前方的事件较多，且能量较大，则应减小步距，增加支架数并合理设计支护方式，以减小工作面向前开采时顶板冒落或冲击地压造成的危害；如事件较少，则可适当减少支架数量，尽量减少资源耗费。

实验阶段的使用情况表明，该模型能较精确直观的模拟出工作面的实际情况与事件点的具置，并能显示信息合理预测前方的地压情况，从而提离了井下作业的安全程度，优化了资源配置。

三、结论

利用OPenGL技术进行地下采矿工程可视化仿真，可以实时对巷道进行旋转、平移和缩放，运行速度快，而且井巷工程图像逼真，具有真实感通过进一步的研究，还可以利用计算机辅助设计系统得到的设计与计划数据库，生成井巷工程的三维动态图像，进而实现在巷道里的虚拟漫游为工程技术人员直观地分析和优化地下采矿工程布置提供手段。

参考文献：