采礦工程本科畢業(yè)論文
采礦工程本科畢業(yè)論文
伴隨著我國社會主義市場經濟的快速發(fā)展,采礦行業(yè)越來越受到人們的關注。由于采礦工程是十分復雜的,所以我們必須關注采礦工程中存在的各種問題,特別是技術方面和安全方面,因為技術方面關系到采礦工程的生產質量,安全問題則關系到人員的生命財產安全。下面是學習啦小編為大家整理的采礦工程本科畢業(yè)論文，供大家參考。
采礦工程本科畢業(yè)論文范文一：采礦工程畢業(yè)設計實踐教學研究
【摘要】畢業(yè)設計是采礦工程專業(yè)重要的實踐教學環(huán)節(jié)，對學生所學專業(yè)知識的融會貫通有著不可替代的作用。但由于存在課程學習周期長、實習教學環(huán)節(jié)薄弱和學生專業(yè)課學習效果不佳等原因造成學生在畢業(yè)設計中存在一定的問題。將三維立體技術應用于采礦工程畢業(yè)設計的指導中，可以提高學生的學習興趣、促進學生對專業(yè)知識的融會貫通、開發(fā)學生的創(chuàng)新能力，從而提高畢業(yè)設計的教學質量。
【關鍵詞】三維立體技術;采礦工程;畢業(yè)設計;實踐教學
1.引言
采礦工程畢業(yè)設計是采礦工程專業(yè)必修的集中實踐性教學環(huán)節(jié)，屬于專業(yè)教學模塊，其目的是在學生已完成專業(yè)基礎課和專業(yè)課學習后，通過畢業(yè)設計的方式，綜合應用和深化本專業(yè)所學理論知識和專業(yè)技能，培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。通過該教學環(huán)節(jié)，要求學生達到如下要求：①能綜合運用多學科的理論知識與技能，通過畢業(yè)設計教學過程中的學習、研究和實際訓練能夠將理論認識深化、擴展知識領域、延伸專業(yè)技能;②學會依據課題任務進行資料數據的調研、收集、加工與整理，訓練學生正確使用各種設計資料、手冊、圖冊、國家標準和技術規(guī)范的基本技能，培養(yǎng)學生掌握工程設計的程序、方法和基本原則，提高學生工程計算、圖紙繪制、編寫技術文件的能力;③樹立正確的設計思想，培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學態(tài)度、嚴謹求實的工作作風、正確的技術經濟觀點和工程全局意識;④接受現(xiàn)代采礦工程師的基本訓練，進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，為畢業(yè)后更好地適應工程設計、科學研究及其它技術工作奠定必要的基礎。由以上采礦工程畢業(yè)設計的目的和要求可知，該教學環(huán)節(jié)對于學生整體專業(yè)知識的整合與專業(yè)技能的提升將會有不可替代的作用。但是，在實際的教學中，由于專業(yè)課開課時間較長、學生缺乏大局觀、知識整合能力欠缺等造成采礦工程畢業(yè)設計教學效果欠佳。因此，有必要采取先進的教學方法與手段來提高畢業(yè)設計的教學效果。近些年來，隨著計算機技術、信息技術、通信技術、自動控制技術、3S(GIS，GPS，RS)技術、網絡技術的發(fā)展，數字礦山近些年取得了長足的發(fā)展[1-2]，而作為數字礦山的重要組成部分，將三維立體技術運用于采礦工程畢業(yè)設計是一種有益的教學嘗試。
2.采礦工程畢業(yè)設計存在的問題及原因
2.1存在的問題
作為采礦工程專業(yè)培養(yǎng)體系的最后一個環(huán)節(jié)，采礦工程畢業(yè)設計對學生整體能力的提升作用毋庸置疑。內蒙古科技大學采礦工程專業(yè)的培養(yǎng)特色是露天與井工開采并重，因此在過去相當一段時間內，學生在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)需要完成兩部分內容，即露天開采方案設計與井工開采方案設計。近些年，考慮到要與學生就業(yè)相結合，同時也是為了提高畢業(yè)設計質量、減輕學生負擔，因此按照學生的就業(yè)安排相應的畢業(yè)設計內容。這也就意味著，就業(yè)去向是露天礦山的學生安排露天畢業(yè)設計，就業(yè)去向是井工礦山則安排做井工畢業(yè)設計。通過調整畢業(yè)設計內容，畢業(yè)設計質量得到了保證，但是在實際教學中仍然存在教學內容生疏、整合知識能力差、對礦山感性認識有限、動手能力弱等問題。
2.2產生問題的原因
?、僬n程學習周期長，教學內容生疏由于采礦工程專業(yè)自學生在大二下半學期就開設專業(yè)基礎課，再經過大三一整學期、大四上半學期的專業(yè)課學習，等到學生進入畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，前后經歷了2年時間，因此學生對部分課程的教學內容已經生疏，影響了學生在畢業(yè)設計時對知識的綜合應用。②實習教學環(huán)節(jié)薄弱，感性認識有限對于工程類專業(yè)，實習教學環(huán)節(jié)是提高學生感性認識的重要手段。采礦工程專業(yè)的主要的實習教學環(huán)節(jié)包括生產認識實習和畢業(yè)實習，然而受限于礦山企業(yè)這類高危生產單位的安全限制，在學生進行礦山實習時常常是被技術人員帶領走馬觀花式的看一下企業(yè)生產流程，這樣就造成學生實習效果差，缺乏對礦山的感性認識。③就業(yè)壓力大，學生專業(yè)課學習效果不佳對于采礦工程專業(yè)來說，大四的上半學期是專業(yè)課的集中學習時間。在這一時間內，需要學習的專業(yè)課包括《露天采礦工藝》、《露天礦設計原理》、《煤礦地下開采》、《金屬礦地下開采》、《礦山環(huán)境保護》、《礦山安全》、《露天礦運輸及道路設計》、《采礦學課程設計》等，這些都是畢業(yè)設計的重要組成內容。但是由于近些年學生就業(yè)形勢不好，就業(yè)壓力逼迫學生不得不花費大量的時間與精力或找工作、或復習考研、或復習考公務員等等，因此學生對本該掌握的專業(yè)課沒有掌握。以上造成畢業(yè)設計困難的原因中，對于因學習周期長以及學習時間不夠而造成的知識內容欠缺可以在畢業(yè)設計期間由指導教師補充講解，而對礦山感性認識缺乏就目前來說解決較困難?；诮y(tǒng)一的空間和時間四維坐標，將礦山中的所有信息(包地形、建筑、地層、構造、礦床礦體、危險源、井巷工程、開采單元、采場、工作面、設備、人員、監(jiān)控系統(tǒng)等)可視化后，能夠建立真三維礦山地理信息模型[2]，而借助三維立體技術可讓學生立體地觀察到礦山的組成，由此可提高學生對礦山的感性認識。
3.教學案例分析
這里以井工開采畢業(yè)設計為例，講解三維立體技術在畢業(yè)設計中的應用。對于井工開采畢業(yè)設計來說，第一步需要設計礦床的開拓系統(tǒng)。在開拓系統(tǒng)的基礎之上，才能完成采礦方法、通風系統(tǒng)、運輸與提升系統(tǒng)的設計，這類似于建筑中的框架結構，由此可見其重要性。由于前述種種原因，學生對于該部分缺乏直觀認識，無法在思想中想象開拓系統(tǒng)是什么樣子，因此設計開拓系統(tǒng)時困難重重。而教材中關于開拓系統(tǒng)的圖例缺乏立體感，無法引導學生。結合教材中關于圖1中的圖示1-5的備注，雖然能夠明白開拓系統(tǒng)的組成，但是無法將該圖與礦山其他系統(tǒng)結合起來，對于學生的指導作用不大。
4.教學效果
通過在內蒙古科技大學采礦工程2013屆、2014屆這兩屆學生的畢業(yè)設計教學實踐，教學效果如下：①提高了學生的學習興趣。通過觀摩三維立體模型，學生對畢業(yè)設計的態(tài)度發(fā)生明顯改變，由以前的被逼著做轉為主動追著做，設計進度明顯加快，學生畢業(yè)成績的優(yōu)良率明顯增加;②促進了學生對專業(yè)知識的融會貫通。經過三維立體技術，有效地將《金屬礦地下開采》、《礦井通風》、《礦山安全》、《井巷工程》以及《采礦學課程設計》中所學到的知識融合成了一個整體，提高了學生對所學知識的綜合認識，達到了畢業(yè)設計的目的和要求;③開發(fā)了學生的創(chuàng)新能力。學生在了解到三維立體建模技術后，對數字礦山產生了濃厚的興趣，更有同學利用課外時間自學建模技術，并取得了較好的實踐成果。
5.結語
將三維建模技術應用在采礦工程畢業(yè)設計的教學中，可以在學生對礦山感性認識不足的情況下，擴充學生對于礦山生產系統(tǒng)的立體認識，加深學生對畢業(yè)設計相關內容的理解，進而提高畢業(yè)設計質量。但掌握三維建模技術需要許多專業(yè)以外的知識，這對于采礦工程專業(yè)的學生來說難度較大。利用該技術建立的礦山生產系統(tǒng)只是起到輔助教學展示的作用，并不能完全取代礦山生產實習所起到的作用。因此，最好的教學計劃安排應該是先了解某礦山的三維立體模型，再安排去該礦山實習，最后結合該礦山做畢業(yè)設計，只有反復地對照學習，才能夠加深學生對所學知識的掌握，提高畢業(yè)設計效果。
參考文獻：
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采礦工程本科畢業(yè)論文范文二：采礦工程巖石力學試驗教學改革研究
摘要:傳統(tǒng)巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)存在諸多弊端，如全是單一的驗證性試驗，沒有引入計算機模擬技術，沒有考慮學生的差異性等等。通過對巖石力學試驗項目進行優(yōu)化組合，引入差異性教學法，實現(xiàn)面向采礦工程專業(yè)的巖石力學試驗教學改革。將巖石力學試驗教學分為三個模塊:模塊1為巖石力學參數試驗，包括單軸抗壓強度試驗、巴西劈裂試驗、剪切強度試驗、點載荷試驗4個試驗;模塊2為創(chuàng)新試驗，包括單軸壓縮條件下多裂隙試件的變形破壞試驗和鋸齒狀粗糙結構面的剪切試驗;模塊3為巖石力學的數值模擬演示，主要演示圓盤形試件的巴西劈裂法。積極引導學生完成基本試驗(模塊1)，支持學有余力的學生開展創(chuàng)新性試驗(模塊2)，通過模塊3來提高學生的巖石力學分析能力。
關鍵詞:采礦工程;巖石力學;試驗教學;創(chuàng)新試驗
巖石力學是研究巖石力學性能的理論和應用的科學，是為采礦工程、地質工程以及水文工程等專業(yè)開設的專業(yè)課。通過本課程的學習使采礦工程本科生掌握有關巖石、巖體的基本力學性質，能應用巖石、結構面等強度理論對巖體穩(wěn)定性進行評價。了解巖體的力學特性，巖體的初始應力狀態(tài)及其規(guī)律，在此基礎上熟練掌握巖體力學在采礦工程、地下硐室工程中的應用，培養(yǎng)專業(yè)技能扎實與綜合素質過硬的創(chuàng)新型人才。隨著現(xiàn)代采礦工程規(guī)模和開采強度的不斷增大，在巷道建設、資源開采過程中面臨的巖石力學問題是相當復雜的，如何利用巖石力學的知識分析采礦工程面臨的技術難點，從力學層面獲取合理的開采方案、巷道布置方位是目前礦山巖石力學服務于采礦工程的重要途徑?，F(xiàn)代巖石力學的新理論、新方法、新技術層出不窮，如何在有限的學時里，既重視學生的智能培養(yǎng)，又開拓學生的知識面，使學生在未來的工作中發(fā)揮更大的潛力，這就需要對采礦工程專業(yè)的巖石力學教學內容和實踐環(huán)節(jié)進行整體優(yōu)化。巖石力學是一門理論性與實踐性都很強的學科，常以試驗為依據，巖石力學的試驗教學使學生更好地了解巖石(體)的強度和變形特性，激發(fā)學生的學習興趣。本文旨在探討面向采礦工程專業(yè)的巖石力學試驗教學改革，對巖石力學試驗項目進行優(yōu)化組合，引入差異性教學法，構建面向采礦工程專業(yè)的巖石力學試驗教學的三個模塊。
1傳統(tǒng)的巖石力學試驗教學
在教學內容上，目前采礦工程專業(yè)的巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)包括5個試驗:單軸抗壓強度試驗、巴西劈裂試驗、剪切強度試驗、點載荷和剛性試驗機演示。前4個試驗是巖石力學經典試驗，旨在獲得巖石的抗壓、抗拉、抗剪強度，屬于驗證性試驗，其試驗結論都是大家所熟知的;剛性試驗機演示試驗是教師在巖石剛性試驗機上操作演示，以獲得巖石的全應力—應變曲線。這5個巖石力學試驗不但進一步增強了學生理解巖石的破壞方式、強度特性和巖石的拉壓比等重要的知識點，而且使學生學會了試驗數據的回歸擬合方法。如不少學生對如何獲取巖石抗剪強度兩個參數的問題百思不得其解，因為教材沒有集中討論如何通過巖石力學試驗獲取巖石抗剪強度參數[1-2]。在巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)的單軸抗壓強度試驗、巴西劈裂試驗，可得到兩個Mohr應力圓，用數學方法做出兩個Mohr應力圓的公切線，即為巖石的強度線，其強度線與縱坐標的截距為巖石內聚力c，強度線與σ軸的夾角為巖石內摩擦角φ。通過試驗教學，大學生直觀地掌握了巖石力學中最重要的兩個參數。通過剪切強度試驗，獲得不同法向應力下的巖石的剪切強度，對其試驗數據進行最小二乘法擬合從而得到巖石抗剪強度參數。這些試驗都是經典的基礎巖石力學試驗，但是試驗內容比較單調，試驗方法過于簡單，教科書詳細介紹了其試驗現(xiàn)象和結論，是驗證性試驗，很難發(fā)揮學生的主觀能動性和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在教學方法上，傳統(tǒng)的巖石力學試驗教學大多采用先集中講授巖石力學試驗程序、數據處理和模型回歸方法，在巖石力學試驗室，教師首先演示試驗操作過程，然后學生分小組進行巖石力學試驗。這種教學方法目的明確，而且條理清楚，學生便于接受。但這種方法往往導致教師講得多、學生做得少，進行巖石力學試驗時，學生按教師講授的試驗步驟亦步亦趨地進行，觀察到的巖石破裂過程、強度特性與教材表達具有一致性，學生無法直觀地理解巖石和巖體力學特性的復雜性，也很難培養(yǎng)他們的試驗創(chuàng)新能力。另外，目前大部分礦業(yè)高校先進的巖石力學試驗設備只對研究生開放，如巖石力學試驗系統(tǒng)MTS815和巖石剪切流變儀RYL-600，本科生的巖石力學試驗教學使用的設備陳舊，其精確度和可操作性都遠遠落后于先進的巖石力學試驗系統(tǒng)。這一方面是保護先進的巖石力學設備不受損害，但另一方面無法讓本科生領會到巖石力學試驗的博大與精深，從而無法更大程度上激發(fā)大學生學習巖石力學的熱情。
2巖石力學試驗教學的改革
傳統(tǒng)巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)存在諸多弊端，如全是單一的驗證性試驗，沒有引入計算機模擬技術，沒有考慮學生的差異性等等。筆者對采礦工程專業(yè)的巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)進行了精細調整，并在近幾屆本科生中實施，調整后的巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)很受歡迎。面向采礦工程專業(yè)的巖石力學試驗教學改革方案如下:巖石力學試驗教學分為3個模塊。模塊1為巖石力學參數試驗(驗證性試驗)，教學課時為4學時，包括單軸抗壓強度試驗、巴西劈裂試驗、剪切強度試驗、點載荷試驗;模塊2為創(chuàng)新試驗，教學課時為2學時，創(chuàng)新試驗期間，巖石試驗室對學生實行開放，鼓勵有余力的同學分組設計試驗;模塊3為巖石力學的數值模擬演示，教學課時為2學時。改革后的巖石力學試驗環(huán)節(jié)，把引導學生學會科學的思維方法放在首位，試驗教學安排上注意保持了試驗的科學性、先進性和基礎性，同時也注意培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。
2.1創(chuàng)新試驗模塊
根據本科生的差異性進行分類教學，所有本科生都應進行巖石力學試驗教學模塊1;對于學有余力的本科生，引入創(chuàng)新性試驗模塊2，引導學生探索一些非驗證性試驗，包括試驗方案的設計、試件的制備、先進巖石力學試驗機的操作、試驗數據處理和模型回歸等方面的教學。近幾年筆者結合湖南科技大學現(xiàn)有的巖石力學試驗設備，主要增設了兩個創(chuàng)新性試驗，并且取得了良好的教學效果[3-4]。
2.1.1單軸壓縮條件下多裂隙試件的變形破壞試驗
巖石與巖體是巖石力學教學過程中極為重要的兩個基本概念，《巖石力學》教材對巖石與巖體的變形和破壞特性進行了一些定性的描述，如巖體強度遠遠低于巖石強度，巖體變形遠遠大于巖石本身，巖體的滲透性遠遠大于巖石的滲透性。為了使本科生直觀、生動地掌握巖石與巖體的變形和破壞特性的不同，在創(chuàng)新試驗模塊2中首先引入了單軸壓縮條件下多裂隙試件的變形破壞試驗。在試驗前一個月內，引導學生將水泥、沙和水按照一定的配比混合，將其配料倒入鋼模內，并通過預埋薄鐵片，待試樣初凝后取出預埋鐵片的方法獲得多裂隙巖石類試件。在巖石剪切流變儀RYL-600上進行單軸壓縮條件下多裂隙試件和完整試件的力學試驗。通過這個創(chuàng)新試驗，學生發(fā)現(xiàn)多裂隙試件和完整試件變形、破壞特性完全不同。多裂隙試件可視為巖體，完整試件可視為巖石，試驗發(fā)現(xiàn)前者的強度遠低于后者，前者的變形大于后者。學生通過創(chuàng)新試驗獲得了一系列定量的試驗數據，通過對試驗數據處理和模型回歸方法，可以得到諸多定量的結論，而這些結論從教科書上無法獲取。圖1為創(chuàng)新試驗1—單軸壓縮條件下多裂隙試件的變形破壞試驗圖，這個創(chuàng)新試驗揭示了巖石與巖體的變形破壞的差異性。學生從這個試驗中不僅深刻領會了巖石與巖體的力學特性的不同，更重要的是學會了如何通過設計試驗來探索一些深奧的巖石力學問題。
2.1.2鋸齒狀粗糙結構面的剪切試驗
結構面抗剪強度與很多因素有關，如法向應力、結構面粗糙程度等，為了使學生更好地了解結構面粗糙程度對抗剪強度的影響，引入了鋸齒狀粗糙結構面的剪切試驗。通過該試驗，學生將發(fā)現(xiàn)光滑結構面和粗糙結構面的變形和強度存在很大差別。該創(chuàng)新試驗旨在使學生掌握巖石結構面的粗糙程度對抗剪強度的控制作用，理解不同性質結構面摩擦特性的差異性。圖2為創(chuàng)新試驗2—鋸齒狀粗糙結構面剪切試驗圖。上述兩個創(chuàng)新試驗能幫助學生更好地理解巖體與巖石強度和變形特性的差異性、結構面粗糙度對抗剪強度的影響這兩個重要的知識點，很好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力，以及靈活運用所學知識、理論聯(lián)系實際的能力，真正做到學以致用。
2.2數值模擬演示
隨著現(xiàn)代計算機技術的不斷發(fā)展，相關數值計算軟件的不斷成熟，利用數值軟件對巖石的變形與破壞過程進行數值試驗已成為科學研究和工程應用中非常重要的方法。與傳統(tǒng)巖石力學試驗相比，具有針對性強、靈活方便、可重復性等特點，通過數值模擬可以將巖石力學試驗中不易觀測的現(xiàn)象、應力變化情況直觀地演示出來，讓學生更好地理解巖石的變形、破壞等情況[5]。在巖石力學試驗教學的模塊3中，主要以巴西劈裂法為例作為數值模擬的演示。模塊1的巴西劈裂試驗發(fā)現(xiàn)在加載過程中裂隙從圓盤形試件的中央產生，該裂隙被認為是受拉裂隙。對于在圓盤形試件上施加壓應力為何在試件的中央會產生拉裂隙的問題，許多學生不得其解。為了回避高深的彈性力學推導，大部分《巖石力學》教材對拉裂隙的產生原因沒有詳細說明，只是簡單給出了抗拉強度的計算公式。在巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)中引入巴西劈裂法作為數值模擬演示。通過數值模擬演示，學生可以清楚地領會到拉應力沿試件的中心線均勻分布，在加載點附近表現(xiàn)為局部壓應力，數值模擬演示直觀地闡述了圓盤形試件巴西劈裂的受力機理。
3結語
筆者對采礦工程專業(yè)的巖石力學試驗教學環(huán)節(jié)進行了精細調整，考慮到學生的差異性，將巖石力學試驗教學分為三個模塊:模塊1為巖石力學參數試驗包括單軸抗壓強度試驗、巴西劈裂試驗、剪切強度試驗、點載荷試驗4個試驗;模塊2為創(chuàng)新試驗，包括單軸壓縮條件下多裂隙試件的變形破壞試驗和鋸齒狀粗糙結構面的剪切試驗;模塊3為巖石力學的數值模擬演示，主要演示圓盤形試件的巴西劈裂法。
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