露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型制作與應(yīng)用

趙雪飛 王寶存 李文杰

摘? 要 露天采礦技術(shù)是高職采礦工程技術(shù)專業(yè)的一門核心專業(yè)課，為了豐富教學(xué)資源，提高教學(xué)與實(shí)踐水平，根據(jù)課改課任務(wù)安排，利用實(shí)驗(yàn)課，師生共同參與設(shè)計(jì)制作幾類露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型。通過(guò)教學(xué)模型的制作和實(shí)踐，不僅帶動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐創(chuàng)新能力也有了很大提高。

關(guān)鍵詞 露天采礦技術(shù);半連續(xù)開(kāi)采工藝;教學(xué)模型;實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào)：G712? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）18-0109-03

1 前言

露天礦開(kāi)采工藝根據(jù)開(kāi)采過(guò)程物料運(yùn)輸是否連續(xù)，分為間斷開(kāi)采工藝、連續(xù)開(kāi)采工藝、半連續(xù)開(kāi)采工藝和吊斗鏟工藝等幾種，其中以半連續(xù)開(kāi)采工藝應(yīng)用較為廣泛。半連續(xù)開(kāi)采工藝是指部分環(huán)節(jié)是間斷、部分環(huán)節(jié)是連續(xù)的開(kāi)采工藝，分為“電鏟—卡車—半移動(dòng)（固定）破碎站—膠帶”和“電鏟—自移式破碎機(jī)—膠帶”兩種。由于學(xué)生學(xué)習(xí)“露天采礦技術(shù)”這門課前沒(méi)有形成一個(gè)系統(tǒng)的露天礦生產(chǎn)概念，在生產(chǎn)工藝?yán)斫馍洗嬖诤艽罄щy，因而設(shè)計(jì)制作了一種“電鏟—自移式破碎機(jī)—膠帶”工藝教學(xué)模型，在學(xué)生增進(jìn)了解實(shí)際和掌握專業(yè)知識(shí)方面具有重要意義。

2 露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型的研究意義

在課堂輔助教學(xué)方面的作用? 采礦模型法教學(xué)模式是課堂輔助教學(xué)的一個(gè)重要手段，在使用模型教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)建立露天礦山開(kāi)采工藝仿真模型，直觀全面地展示出現(xiàn)代化大型露天礦生產(chǎn)過(guò)程，有助于學(xué)生建立露天礦山生產(chǎn)的空間概念[1]。從課堂教學(xué)來(lái)講，結(jié)合模型，教師的講解更加方便、形象、生動(dòng)。在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于未經(jīng)企業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)的學(xué)生，對(duì)礦山某些特征或位置關(guān)系難以用語(yǔ)言表達(dá)清楚，教師很著急，學(xué)生也很茫然。這樣的情況利用模型來(lái)講解，學(xué)生就能直觀地理解了。所以說(shuō)，采礦教學(xué)模型在某種程度上來(lái)講是專業(yè)教師的“好助手”[2]。

對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用? 露天礦礦山實(shí)用教學(xué)模型的研制與應(yīng)用是在長(zhǎng)期教學(xué)過(guò)程中的總結(jié)與實(shí)踐，是將教學(xué)中的問(wèn)題帶到學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的一次很好的嘗試，對(duì)提高學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)及實(shí)踐教學(xué)能力有很大幫助。在模型的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中，通過(guò)學(xué)生自己的動(dòng)手實(shí)踐，構(gòu)建實(shí)體模型，可以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作和動(dòng)手能力，更加透徹和具體地把握現(xiàn)代化露天礦的發(fā)展方向。通過(guò)教師指導(dǎo)，學(xué)生采用自己“邊研究、邊實(shí)踐、邊總結(jié)”的方式，不斷翻閱資料，熟練掌握教材專業(yè)知識(shí)，不僅能夠極大豐富采礦專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，而且增強(qiáng)了學(xué)生查閱專業(yè)書籍和文獻(xiàn)的能力。

對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的意義? 采礦專業(yè)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，根據(jù)開(kāi)設(shè)學(xué)校的側(cè)重不同，有的偏重煤礦地下開(kāi)采，有的偏重煤礦露天開(kāi)采。由于露天礦山體系龐大，學(xué)校在實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）室建設(shè)方面想要自建模擬礦山生產(chǎn)系統(tǒng)幾乎是不可能的。在實(shí)踐教學(xué)中，礦山模型成為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要補(bǔ)充。通過(guò)師生在教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程中共同設(shè)計(jì)制作露天礦山開(kāi)采工藝教學(xué)模型，不僅為學(xué)校節(jié)省了辦學(xué)支出，更為學(xué)校開(kāi)展實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）室建設(shè)、改善實(shí)訓(xùn)條件奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型設(shè)計(jì)原則

科學(xué)性原則? 從學(xué)生的基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力來(lái)看，科學(xué)性是模型設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要遵循的原則。教師在制作模型過(guò)程中，要從學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和學(xué)校教學(xué)設(shè)備入手。如學(xué)校實(shí)訓(xùn)室有輸送機(jī)，那么在模型設(shè)計(jì)中可以對(duì)輸送機(jī)簡(jiǎn)單制作。

創(chuàng)新性原則? 根據(jù)以往的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果及學(xué)生的反饋，創(chuàng)新在教學(xué)中是不可或缺的。循規(guī)蹈矩的教學(xué)方式不但達(dá)不到計(jì)劃目標(biāo)，反而會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)現(xiàn)象。因此，在教學(xué)和制作模型時(shí)引入創(chuàng)新性原則，既能使學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生極大的興趣，又能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)性原則? 在制作模型過(guò)程中需要考慮的因素很多，其中經(jīng)濟(jì)性原則尤為重要。制作模型需要清晰地體現(xiàn)各部門及系統(tǒng)之間的工作原理、結(jié)構(gòu)組成以及作用，那么在制作過(guò)程中必定會(huì)消耗各種材料。因?yàn)橹谱鞯哪Ｐ椭皇怯脕?lái)參觀和演示教學(xué)難點(diǎn)，對(duì)模型的質(zhì)量要求不是很高，所以在制作中在保證模型完整的前提下應(yīng)盡可能節(jié)約材料，減少成本支出。

實(shí)用性原則? 在模型制作過(guò)程中，如果最終的模型失去其基本功能，那么就失去了制作價(jià)值，因此在模型制作中一定要堅(jiān)持實(shí)用性原則。煤礦應(yīng)有的設(shè)備、部門和系統(tǒng)在模型中也應(yīng)體現(xiàn)，在教學(xué)中能夠說(shuō)明和演示剝離、采礦、運(yùn)輸、排卸等系統(tǒng)的工作原理。

4 露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型設(shè)計(jì)

模型設(shè)計(jì)方案? 以《露天采礦技術(shù)》教材中典型的“半連續(xù)開(kāi)采工藝”為例，設(shè)計(jì)和制作露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型，通過(guò)對(duì)臺(tái)階、公路、煤層、排土場(chǎng)、工業(yè)廣場(chǎng)等地物地貌的仿真設(shè)計(jì)，和電鏟、自移式破碎機(jī)、膠帶機(jī)、儲(chǔ)運(yùn)煤倉(cāng)等建筑物的巧妙布置，并完善模型運(yùn)行軟件，用以演示露天煤礦的開(kāi)采工藝，具體全面地展示現(xiàn)代化露天礦山的生產(chǎn)工藝，包括電鏟采煤、自移式破碎機(jī)破煤、膠帶機(jī)運(yùn)煤、排土等方式。通過(guò)電路布置，演示整個(gè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，完成后的露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝模型如圖1所示。

模型的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

外形尺寸：1500 mm×1500 mm×300 mm

剝離方式：電鏟

運(yùn)輸方式：膠帶運(yùn)輸機(jī)

排土方式：汽車運(yùn)輸和推土機(jī)排土

模型的實(shí)用性與特點(diǎn)? 模型按現(xiàn)代化露天煤礦“電鏟—自移式破碎機(jī)—膠帶”半連續(xù)開(kāi)采工藝設(shè)計(jì)制作，主體由廢舊板材制成，工業(yè)場(chǎng)地由少數(shù)塑料材料制作，皮帶走廊及建筑物由部分PVC板材和管材制成，材料環(huán)保，美觀大方。此模型可運(yùn)用到教學(xué)、科研以及露天煤礦生產(chǎn)培訓(xùn)的實(shí)際需求中去。

5 露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型的應(yīng)用

滿足采礦專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要? 露天礦半連續(xù)開(kāi)采工藝教學(xué)模型具有無(wú)風(fēng)險(xiǎn)性、操作可控性，所有學(xué)生合格率為100%，優(yōu)良率為98.03%。這說(shuō)明利用模型教學(xué)，確實(shí)能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，且能增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，讓學(xué)生較好地掌握露天開(kāi)采各系統(tǒng)的工作原理及設(shè)備的基本操作方法，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生具備獨(dú)立從事露天礦一線工作的基本能力和技能的目標(biāo)。