探討采礦工程專(zhuān)業(yè)對(duì)科研儀器的使用

袁安營(yíng)

摘 要：科研儀器是用來(lái)探索和創(chuàng)新的主要工具，采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器和設(shè)備的高效使用可以為我國(guó)的煤炭事業(yè)的良好發(fā)展提供強(qiáng)大助力。本文從科研儀器設(shè)備的定位、科研儀器的種類(lèi)、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級(jí)和自主研制等方面對(duì)采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器的使用和管理進(jìn)行了探討，首先對(duì)科研儀器的使用方向進(jìn)行了定位，其次詳細(xì)的闡述了采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器的分類(lèi)，并為科研儀器的使用和管理提出了建議，最后提出了大型精密科研儀器設(shè)備功能擴(kuò)展升級(jí)和自主研制對(duì)我國(guó)科學(xué)研究發(fā)展的重要性。

關(guān)鍵詞：教學(xué)科研 儀器定位 儀器使用 自主研制

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）03（c）-0049-02

Abstract： Scientific research instruments are the main tools used to explore and innovate. The efficient use of scientific research instruments and equipment in mining engineering specialty can provide strong support for the good development of coal industry in China. This paper discusses the use and management of scientific research instruments in mining engineering specialty from the following aspects： the orientation of scientific research instruments， the types of scientific research instruments， the use and management of scientific research instruments， the upgrade of scientific research instruments and the independent development of scientific research instruments. Firstly， the orientation of scientific research instruments is positioned， and secondly， the classification of scientific research instruments in mining engineering specialty is elaborated in detail. Suggestions on the use and management are put forward. Finally， the importance of functional expansion and upgrading of large-scale precision scientific research instruments and equipment and independent development to the development of scientific research in China is put forward.

Key Words： Teaching and scientific research； Instrument location； Instrument use； Independent development

采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器為從事科研工作的采礦工程專(zhuān)業(yè)研究人員使用的儀器和設(shè)備，旨在使科研人員使用后能夠發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象、揭示新的機(jī)理[1]。因此，在針對(duì)采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器教學(xué)和科研使用過(guò)程中，應(yīng)對(duì)科研儀器的定位、科研儀器的分類(lèi)、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級(jí)和自主研制有更清晰的認(rèn)識(shí)和理解。

1 采礦工程科研儀器的定位

科研儀器旨在針對(duì)具體基礎(chǔ)理論問(wèn)題、工程實(shí)際問(wèn)題等研究的過(guò)程中使用的儀器和設(shè)備，科研用儀器主要應(yīng)用于高等學(xué)校、科研院所等科學(xué)研究人員進(jìn)行科學(xué)研究，較少的參與到本科教學(xué)中。由于采礦工程專(zhuān)業(yè)屬于工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)，因此在科研儀器的定位過(guò)程中教學(xué)儀器和科研儀器的區(qū)分更加明顯[2]。

采礦工程專(zhuān)業(yè)科學(xué)研究人員，探索性研究的主要途徑之一就是采用科研儀器和設(shè)備進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)測(cè)，進(jìn)而達(dá)到揭示機(jī)理和探索現(xiàn)象的目的。而且在研究工作結(jié)束后仍需要采用科研儀器進(jìn)行標(biāo)定或者鑒定，進(jìn)而評(píng)估研究成果的可靠性及評(píng)估能夠取得的經(jīng)濟(jì)效益。在經(jīng)濟(jì)技術(shù)高速發(fā)展的今天，大型高精度、高速度、高性能的科研設(shè)備在科技發(fā)展中的作用越來(lái)越明顯，科研儀器的先進(jìn)性在一定程度上表征了一個(gè)國(guó)家或者一個(gè)科研院所所具有的科研潛力或者發(fā)展前途，總而言之，科研儀器和設(shè)備是一個(gè)國(guó)家或者單位科研實(shí)力的主要標(biāo)志之一。

2 采礦工程科研儀器的種類(lèi)

采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器的分類(lèi)主要是根據(jù)具體用途進(jìn)行劃分：室內(nèi)科研儀器、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)科研儀器，其中室內(nèi)科研儀器又分為：

（1）巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，主要用于不同煤巖體物理力學(xué)性質(zhì)和參數(shù)的測(cè)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)也分為很多種，主要有單軸抗拉強(qiáng)度監(jiān)測(cè)巖石力學(xué)測(cè)試、單軸抗壓巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、三軸抗壓巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、三點(diǎn)彎曲巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、剪切巖石力學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

（2）支護(hù)體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于監(jiān)測(cè)支護(hù)體設(shè)備的力學(xué)性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要支護(hù)體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有支護(hù)體疲勞損傷性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、支護(hù)體拉拔性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（如臥式拉力機(jī)監(jiān)測(cè)裝備）、支護(hù)體沖擊斷裂性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、支護(hù)體抗彎性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、支護(hù)體抗剪性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

（3）動(dòng)靜組合沖擊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于動(dòng)力災(zāi)害研究過(guò)程中的煤巖體沖擊破壞等實(shí)驗(yàn)。主要有不同尺寸的動(dòng)靜組合加載系統(tǒng)。

（4）數(shù)值模擬系統(tǒng)，主要應(yīng)用模擬實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐問(wèn)題，主要有二維和三維之分。數(shù)值模擬系統(tǒng)主要有離散元數(shù)值模擬系統(tǒng)、有限元數(shù)值模擬系統(tǒng)、有限差分?jǐn)?shù)值模擬系統(tǒng)等。離散元數(shù)值模擬系統(tǒng)目前在采礦工程專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用的有UDEC數(shù)值模擬系統(tǒng)、PFC數(shù)值模擬系統(tǒng)等，有限元數(shù)值模擬系統(tǒng)目前在采礦工程專(zhuān)業(yè)中主要采用ANSYS數(shù)值模擬系統(tǒng)，有限差分目前在采礦工程專(zhuān)業(yè)中主要采用Flac數(shù)值模擬系統(tǒng)。

采礦工程專(zhuān)業(yè)中現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)科研儀器設(shè)備種類(lèi)較多，主要根據(jù)監(jiān)測(cè)目的的需要采用不同的監(jiān)測(cè)設(shè)備，如井下動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測(cè)設(shè)備微震系統(tǒng)、采場(chǎng)圍巖應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、采場(chǎng)圍巖應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、高瓦斯礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工作面頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鉆孔窺視監(jiān)測(cè)設(shè)備等。

3 科研儀器的使用和管理

由以上分析可以看出，科研儀器和設(shè)備在科學(xué)研究工作中具有重要的作用，因此，也就面臨著如何更加高效、合理的使用和管理科研儀器和設(shè)備的問(wèn)題。科研儀器和設(shè)備的使用和管理的過(guò)程中主要面臨的以下關(guān)鍵因素：科研儀器管理人員的水平、儀器設(shè)備的先進(jìn)性、儀器設(shè)備輔助性材料的使用、擁有儀器設(shè)備的科研單位資金情況等。總體來(lái)說(shuō)，技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)型是科研儀器和設(shè)備使用和管理的決定性因素[3，4]。

另一方面，如何使用好和管理好科研儀器和設(shè)備是每一個(gè)高等學(xué)校和科研院所都必須要面臨的重要問(wèn)題。而科研方向作為衡量一個(gè)科研單位科研儀器和設(shè)備使用和管理水平的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，其研究?jī)?nèi)容的多樣性、復(fù)雜性、所需科研儀器設(shè)備的種類(lèi)、性質(zhì)、精度及更新?lián)Q代速度等都對(duì)最終的科研成果起到重要的作用。

隨著國(guó)家和地方科研院所針對(duì)科研儀器和設(shè)備越來(lái)越重視，關(guān)于精密科研儀器和設(shè)備的管理辦法也越來(lái)越正規(guī)，安排專(zhuān)門(mén)人員實(shí)行統(tǒng)一管理制度，制定使用計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)，專(zhuān)人專(zhuān)責(zé)，科研儀器和設(shè)備使用人員對(duì)儀器的安全性承擔(dān)責(zé)任，對(duì)重大精密科研儀器和設(shè)備由專(zhuān)門(mén)管理人員使用，不允許非儀器管理人員私自使用。并對(duì)儀器和設(shè)備的管理人員及使用人員進(jìn)行定期業(yè)務(wù)培訓(xùn)，采取積極的鼓勵(lì)舉措，穩(wěn)定科研儀器和設(shè)備管理人員的心態(tài)和思想，提高他們的積極性和責(zé)任心，逐步擴(kuò)大科研儀器設(shè)備管理人員隊(duì)伍，使其做到對(duì)科研儀器的定期保養(yǎng)與維護(hù)，保障儀器設(shè)備工作狀態(tài)良好，盡可能延長(zhǎng)其使用期限，最終為科學(xué)研究提供重要的保障。

4 科研儀器的升級(jí)和自主研制

科研儀器和設(shè)備主要用來(lái)探究某些方向未知領(lǐng)域的工具，據(jù)統(tǒng)計(jì)，諾貝爾獎(jiǎng)的獲得者中，有60%左右是根據(jù)自主研發(fā)的科研設(shè)備進(jìn)行科學(xué)研究，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)人未能發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象或者揭示了旁人未能揭示的機(jī)理。而我國(guó)目前高端大型精密儀器的來(lái)源仍主要是通過(guò)進(jìn)口，花費(fèi)了國(guó)家的大量人力物力，但這些精密儀器的核心關(guān)鍵技術(shù)仍掌握在歐美一些國(guó)家，這也成為我國(guó)自主創(chuàng)新的約束因素之一。

由以上可以看出，目前我國(guó)的精密高端科研儀器主要是從國(guó)外進(jìn)行采購(gòu)，不僅花費(fèi)了國(guó)家大量的人力物力和財(cái)力，而且限制了我們自主研發(fā)的思想。

從采礦工程專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，目前我們使用的主要精密科研儀器主要有：工業(yè)掃描CT，MTS巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等大型精密科研儀器設(shè)備大多從美國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家引進(jìn)。這些儀器設(shè)備的引進(jìn)在一定程度上方便了科研人員的科學(xué)研究，促進(jìn)了我國(guó)煤炭事業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了一定推動(dòng)作用。但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，并不利于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的提高，古語(yǔ)有曰：“工欲善其事，必先利其器”，一味的引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)科研儀器并不是長(zhǎng)久之計(jì)，我們應(yīng)該將更多的科研資金應(yīng)用到設(shè)備的升級(jí)和自主研發(fā)方面，創(chuàng)造出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度大型科研儀器，為我國(guó)的科研事業(yè)不斷提供幫助。

5 結(jié)語(yǔ)

采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器為從事科研工作的采礦工程專(zhuān)業(yè)研究人員使用的儀器和設(shè)備，旨在使科研人員使用后能夠發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象、揭示新的機(jī)理，科研儀器和設(shè)備合理高效的使用對(duì)我國(guó)煤炭安全高效開(kāi)采具有重要的意義。本文從采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器設(shè)備的定位、科研儀器的種類(lèi)、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級(jí)和自主研制等方面進(jìn)行了探討，首先對(duì)科研儀器的使用方向進(jìn)行了定位，其次詳細(xì)的闡述了采礦工程專(zhuān)業(yè)科研儀器的分類(lèi)，并為科研儀器的使用和管理提出了建議，最后提出了大型精密科研儀器設(shè)備功能擴(kuò)展升級(jí)和自主研制對(duì)我國(guó)科學(xué)研究發(fā)展的重要性，希望對(duì)采礦工程專(zhuān)業(yè)的科學(xué)研究和教學(xué)工作提供一定幫助。

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