发布时间：2023-09-22 18:13:36
绪论：一篇引人入胜的采矿工程专业研究方向，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：
力学是一门重要的应用型学科。在我们日常生活中的许多地方都会用到力学知识。最为典型的就是在采矿工程中的应用。在采矿过程中会遇到许多力学问题，这些问题直接影响着采矿工程进度以及整个矿区的安全生产情况。工程人员必须要解决这些力学问题。
采矿工程是一项非常复杂的系统性工程，在施工过程中经常会遇到一系列难题，其中最为典型的就是力学问题。力学问题难度很大，只有专业的力学人员才能解决。为了有效解决这个问题，笔者认为必须要加强对这采矿工程与力学问题之间关系的研究。力学有多种分类，我们对力学与采矿工程之间关系的探讨可以从多个角度来进行考察，本文将从采矿工程力学和岩石力学这两个角度来探讨采矿工程同力学问题分析之间的关系。
采矿工程力学概述
采矿工程力学的实质是在打破旧平衡的基础上，寻求新的平衡。采矿工程力学是近代以来发展起来的一门应用性和实践性非常强的学科。采矿工程力学的应用范围非常广，其中在地质，水电，地下工程，岩石工程等领域应用范围非常大。力学对采矿工程的影响主要体现在两方面：一是力学本身是采矿工程的理论基础，二是力学的发展又进一步促进了采矿工程技术的进步。力学的主要目的是要寻求新的平衡，而采矿工程的最终目标是要通过打破亿万年的稳定的地层，来获得资源。采矿工程往往需要把大岩石碾碎成小岩块，而后再把小岩快进行粉碎。力学的主要目的是要保证在采矿过程中有一个平衡的空间。
与其他类型的力学学科相比，采矿工程力学有其自身特点。与传统的固体力学相比，采矿工程中用到的力学具有以下几个特征：首先是采矿工程力学是通过打破稳定的地层来寻找新的平衡，而传统的固体力学是通过使用材料，来设计一个稳定的结构；其次是在采矿工程力学中岩石不是单纯的材料。岩石是天然的地质体，其本身具有复杂的结构和条件，我们在采矿过程中不能单纯地把岩石看作材料。最后是在采矿工程中不能忽视地应力的影响。岩石本身具有地应力。地应力是造成岩石工程变形的主要原因。因而加强地应力的研究就显得非常重要。采矿工程力学与其他力学不同的一个显著区别就是地应力。经过人们多年的实践研究，发现矿区岩石本身的地应力具有不确定性。地应力的不确定性增加了采矿工程的风险，我们要想控制这种风险就必须要加强对岩石地应力不确定性的研究。
采矿工程与力学问题之间的关系
在明确了采矿工程力学的基本概念之后，笔者就来详细探讨采矿工程与力学问题之间的关系。针对两者关系的探讨，我们首先必须要了解采矿工程常见的力学问题，而后才能谈得上探讨理解两者的关系。
采矿工程中常见的力学问题
笔者经过对采矿工程进行深入调查并结合多年的实践经验，认为当前我国采矿工程中常见且非常重要的问题有以下几个：一是对采场地压进行科学预测和控制；二是对矿石自然或者受力崩落规律的掌握；三是对采矿工程中造成的地表沉陷问题的研究以及如何控制它所造成影响的探究；四是相关爆破问题以及非爆破破碎方式的掌握；岩石破碎既可以运用爆破方式也可以采用非爆破的形式。在矿区开采过程中必须要结合矿区自身的特点来进行选择；五是对软岩巷道的维护。
采矿过程中力学问题的解决方案
针对矿区采矿过程中遇到的问题，笔者认为主要是要从三个角度来解决。
一是在采矿过程中要高度重视反馈信息的作用。在矿区开采过程中及时分析各种反馈信息，通过分析这些信息来不断调整和修改开采方法。这是有效预防和解决问题的重要手段。采矿工程本身具有一定的短期性。采矿过程中的碾碎与稳定等工序在时间和空间上的布局会对采矿效果造成严重影响，这是需要我们在采矿过程中必须要高度重视的问题。
二是科学准确的测量。在开采过程中科学准确的测量是提高开采效率的重要手段，在开采矿区过程中对各种数据的精确测量有利于工程人员进一步掌握地质工程状况，有助于主动解决问题。开采过程中主要是对平常位移和数据来进行准确测量的，与其他数据相比，平常位移和数据更容易测量。加强对于平常位移和数据的研究是提升采矿水平的重要手段，同时还可以借助声音发射等手段来进行调整。
三是对采矿工程进行科学的可靠性分析。在实际的矿区开采过程中会受到多种因素的影响，不确定性很大。因而加强对采矿工程的可靠性分析就显得尤为重要。矿区岩体的地质结构是非线性的，这种非线性会严重影响到可靠性分析。在实际开采过程中对矿区可靠性的要求并不是要达到百分之百。只要可靠性达到百分之八十就可以进行施工。因而对矿区工程的可靠性测量必须要科学准确。这样可以降低采矿工程的代价，同时还可以节省计算时间。对采矿工程的可靠性分析是一个重要内容，值得我们在未来下大力气研究。
（三）崩落采矿与岩石力学之间的关系
上文提到了采矿工程力学同采矿工程的关系，接下来笔者就来探讨以下岩石力学同采矿工程之间的关系。岩石力学同采矿工程力学之间的关系集中表现在崩落采矿与岩石力学的关系。首先来看岩石力学的概念，岩石力学是一门研究地壳岩石运用，破坏，变形规律的学科。岩石力学是力学的一个重要分支。岩石力学具体的研究方向包括以下几个方面：一是岩石的压力；二是岩石的断裂；三是岩石的稳定性分析；四是岩石的抗力系数；五是岩石的强度；六是岩石的数学模型。岩石力学的重点是有两个：一是对岩性，地下水，构成破坏带，地下水等地质因素和岩石开采方式的研究；二是对岩石的力学性质的研究。加强这两方面的研究对于提升采矿工程的效率具有重要意义。但由于岩石本身具有不确定性且各种要素之间的关系很难用数学模型表达出来，这就给岩石力学的研究带来很大难度。
上文提到岩石力学与崩落采矿的关系非常密切，接下来，笔者就来详细论述岩石力学在崩落采矿中的作用。笔者认为岩石力学在崩落采矿中起着非常关键的指导作用。在崩落采矿过程中首先要对岩体本身的属性有深入了解。只有在了解了岩体本身的属性之后，才能真正高效安全地实现崩落开采。针对岩体特征的了解，我们主要是从岩体的力学特点，断层大小，方向，倾斜角，段层面本身的特点和组成应力；岩石的抗剪强度，抗拉抗压系数，地应力等角度来进行考察。岩体特征考察的主要目的是要考察岩体的可崩性；在确定了岩石可崩性之后接下来就是制定崩落采矿方案，针对崩落采矿方案的制定必须要严格按照相关规定结合岩体本身的特性来进行设计。
随着我国煤炭资源形势日益紧张，我国采矿工程技术获得了迅猛发展。采矿工程技术与力学之间有着很紧密的联系。力学是采矿工程的理论基础，在采矿工程形势日益复杂的今天，加强采矿工程同力学问题分析之间关系的探讨具有非常重要的意义。本文从采矿工程力学与岩石力学，这两个角度探讨了两者之间的关系。由于岩体本身具有不确定性，因而笔者认为加强对岩体力学特性的了解，尤为重要。
参考文献：
[1]吴广，刘兆雷．浅谈采矿工程与力学问题的关系[J].科技资讯，2010(35)．
当今是经济飞速发展的时代，由于城市规划、人类生产生活等的需求，采矿工程在各国的发展尤为迅速，采矿业年产量、年产值呈现逐年增长趋势[1]。由此可知，采矿工程的发展对于国家发展而言极其重要，但由于采矿工程属于高危行业，采矿安全事故在全球各地区仍持续发生，特别是重大事故时有发生，安全成为该行业面临的巨大挑战[2]。因此，为了减少和避免安全事故的发生，国家在给予采矿工程安全方面极大重视的同时，还提供了大量的资助，因而采矿工程安全形势一片好转。为了使采矿工程有更好的发展前景，国内外许多学者逐渐对采矿工程安全领域展开科学研究，并提出了一系列可行、有效的与安全相关的方法和建议，并以文献的方式进行发表，达到业界成果共享的目的，从而促进该领域的发展。这些研究文献中包含的理论、信息能较为有效地从侧面折射出采矿工程安全方面的状态。但到目前为止，国内还少有学者对采矿工程安全研究领域进行系统而全面的分析，尤其缺乏对采矿工程安全领域热点和趋势分析方面的研究。自2012年5月以来，Google首次将知识图谱应用到其搜索引擎。随后，国内各行业先后兴起运用科学知识图谱方法来分析本行业学科研究前沿和知识发展动态的浪潮，并且先后取得了一定成果。在知识图谱构建过程中需首要解决的是知识的建模及知识的表示方法。刘峤等[3]对当前知识图谱构建技术面临的重大挑战和关键问题进行了总结，李秀玲等[4]提出了一种基于工艺知识图谱的异构CAM（计算机辅助制造）模型的结构化建模方法，孙小兵等[5]提出一种基于知识图谱对bug问题进行探索性搜索的方法，王琪[6]利用知识图谱将国内外大数据领域的研究情况进行可视化分析，对比国际和国内大数据研究热点与趋势上的异同。基于以上总结分析，本文将采用文献计量学的统计分析方法，借助知识图谱分析工具，分析中国2007—2020年间收录在CNKI（中国知网）上有关“采矿工程安全”主题的核心文献。通过对研究领域的时间、作者、机构、关键词等方面进行分析，可视化地展现这15a采矿工程安全研究领域的知识结构和研究现状，并探讨了该领域的发展趋势、研究热点和发展方向，以期为中国采矿工程安全领域的发展提供更直观、清晰、可见的发展局势图，为相关学者后续的深入创新研究提供参考。
1数据来源和研究方法
1.1数据来源
研究选用CNKI为基础数据源，以“采矿工程安全”为主题，对2007—2020年间的数据库文献进行了检索。选取期刊来源均为SCI（美国《科学引文索引》）、EI（美国工程索引）和核心，将数据整理后共得到实用文献503篇。该次文献获取方式均为人工剔除不符合条件的新闻、会议记录、学术报告等形式后得到文献数据，从而使获得的数据更具有代表性、实用性和权威性。
1.2研究方法
主要借助知识图谱分析工具———CiteSpaceV对采矿工程安全领域的核心文献进行可视化分析。该软件适用于分析多元、分时、动态的复杂网络，是新一代的信息可视化技术[6]，也是当今大数据时代高效、有效分析信息最具特色和影响力的软件之一。常用于分析某研究领域的科学知识结构和研究热点等信息。因此，可通过分析文献关键词直观反映关键词之间的内在关联，从而达到研究采矿工程安全领域发展趋势的目的。
2国内采矿工程安全研究的可视化分析
2.1论文产出分析
论文产出是衡量一个学科或研究领域发展状况的重要指标之一，也是该领域知识积累量和成熟程度的标志[7]。图1是2007—2020年采矿工程安全领域研究论文的整体产出图。根据图1中曲线趋势，可将煤矿安全生产研究划分为3个阶段：初步萌芽阶段（2007—2011年）、初步发展阶段（2011—2013年）、快速发展阶段（2013—2020年）。初步萌芽阶段每年论文数量为个位数，该阶段论文年产出总数为19篇。初步发展阶段，采矿工程安全领域的研究热度开始摆脱低迷的困境，持续升温，发文数量明显上升，采矿工程安全逐渐成为安全领域内的关键问题之一。快速发展阶段，采矿工程安全领域的关注度逐年升高，发文量不断增加，采矿工程安全领域的问题受到各高校和研究机构的广泛关注。
2.2作者特征分析
通过对文献作者的分析，可清楚了解所研究领域的开创者，再研究这些作者所写文献里提及的最新成果，不难得到具有代表性的数据[8]。同时，这些作者发表文献的数量在一定程度上可代表一个作者在该领域所研究的深度与广度，因此统计高产作者对于研究这一领域的焦点和发展前景有着非同寻常的意义[9]。根据普莱斯定律，通过计算可知，在2篇的就可以算是高产作者。据统计，2007—2019年高产作者有23位，占作者总数的1.72%，累计46篇，占论文总数的4.57%，远低于50%。因此，中国矿山工程安全领域尚未形成核心作者群。现将2007—2019年发文量为2篇的高产作者统计如表1所示。分析表1可知，最早开始发文的作者是吴超，初始发文年为2007年。高产作者发文量所占比例都偏低，作者数量较多，整体上研究该领域的作者发文量都非常少。因此，中国应加强对采矿工程安全领域的重视程度，加大研究力度，引领各高校、研究机构对该领域进行研究，形成以政府为指引、各高校和研究机构共同研究发展的新体系。通过分析可知，高产作者文献中引用频率最高的是陈文伟2015年发表的《采矿工程施工工程中不安全技术因素和对策解析》，在一定程度上反映了矿山工程发展最主要的障碍是技术因素，如何将这些对策应用于采矿工程安全领域的研究越来越受到相关学者的关注。
2.3机构分析
机构分析可以使矿业工程安全研究领域主要科研力量的分布及其相互之间的合作关系清晰可见，明确得出该领域内具有较高学术影响力的科研机构，从而方便该行业的学术交流[10]。以2007—2020年的论文为基础，以1a为1个时间点，对整理收集的数据进行机构分析。对2007—2020年采矿工程安全领域发文量排名前十的机构进行整理得到表2。分析表2可得，该领域已形成了以安徽理工大学、中国矿业大学、西安科技大学为代表的较为稳定的科研机构，这些机构在一定程度上促进并引领了该领域的研究和发展。此外，山西、陕西、贵州等省份的建设监理方面工作也不断为采矿工程安全生产研究注入新元素。这些研究机构广泛分布于华北、华东地区，说明中国矿山工程安全研究领域受到地理位置的制约，其分布散乱，在研究进展方面，没有充分的合作和交流，同时也能说明采矿工程安全领域相关研究成果和进度与当地经济发展程度有一定的联系。
3研究热点及趋势分析
3.1研究热点分析
关键词可直观展现文献研究内容，是文献计量研究中最重要的一环。对采矿工程安全领域的关键词进行整理分析，可进一步把握该领域的研究热点和发展方向。国内采矿工程安全领域中出现了15个主要关键词，这些关键词所反映的都是采矿工程安全领域的研究热点。根据这些关键词可以将该领域的研究热点主要分为以下三方面：a)生产安全因素研究。关键词中的不安全技术因素、采矿技术、巷道掘进、问题等都是以生产安全因素为主题进行分析研究，说明在采矿工程中安全技术是备受关注的话题。b)安全管理研究。安全管理、施工安全等反映出要提高采矿工程的安全性必定离不开安全管理的配合，要做好安全工作，就必须要高度重视、发挥管理的作用，提高、完善管理系统可减少或避免不安全事故的发生。c)生产技术研究。关键词中出现的数字模拟、绿色开采，说明随着采矿工程的发展，将数字模拟技术应用到该领域的研究方法中将成为越来越重要的研究手段，并且绿色开采的研发将逐渐成为该领域研究者共同关注的焦点话题。
3.2研究趋势分析
为了进一步展现各突变词的变化趋势，统计2007—2020年突变词每年出现的频次，整理出排名前15位的突变词，如表3所示。分析表3可知，根据频次及突变持续时间可将这15个突变词分为以下5种类型：a)突现型。例如数字模拟、矿产资源，虽然频次不高，但在最近3年突然出现并保持一定的数量，对相关的研究具有一定的引导作用，说明在未来一段时间内，结合数字模拟对矿产资源进行新型的规划和研究将成为一个新的发展趋势。b)上升型。例如安全管理，不仅频次高，而且出现以后总体呈上升趋势，说明现有的安全管理系统尚不完善，有待提高。c)稳定型。例如，采矿技术、施工安全、巷道掘进在该领域的研究中基本保持着一定的频率，持续时间较长，属于该领域中持续受到关注的话题。d)下降型。例如对策，频次从出现后的一段时间内持续下降或呈现先增长后下降的趋势，表明这类主题研究的热度正在逐渐减弱或相对成熟。e)消亡型。例如新模式，在2013年首次被提及，却在短时间内消亡，但并不表明新模式不被学者关注。由表3可知，绿色开采其实是新模式开发的最新成果，新模式的研究只是暂时被绿色开采的新理念所覆盖，并没有淡出该领域的学术视野，是专业术语与研究方向的术语转换替代而已。综上所述，未来利用数字模拟、绿色开采等科学技术发展，完善采矿工程安全领域并结合开发新模式的思想潮流将成为新时代的研究趋势。同时，采矿技术、安全管理、巷道掘进等将成为该领域持续关注的重点。结合时展需要，在绿色开采等新概念提出后，如何更好地将新工艺、新模式有效运用到采矿工程安全实践中，将成为更多学者共同研究探讨的新课题。
项目基金：六盘水师范学院精品课程，LPSSYjpkc201403；贵州省第二批国家级采矿工程专业综合改革试点项目，黔教高发[2013]446号。
TD322
一、 引言
2010年7月29日，国务院正式颁布了《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》，应用型本科院校和应用型人才培养受到更为广泛的关注和重视。顾名思义，“应用型”的核心在于“用”，即注重人才的实际动手操作能力。近年来，各高校在教育教学改革摸索中，不约而同的注重实践环境的强化，因为实践教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，也是提高学生社会职业素养和就业竞争力的重要途径。
作为典型的工科专业，在转型发展背景下，采矿工程所培养的学生不仅要具备良好的矿山基本理论，还必须具备一定的实践能力和创新能力，这样才能适应我国采矿工业际情况和社会新形势的需要。《矿山压力与岩层控制》是采矿工程专业的核心课程，是与矿山开采和采矿工艺等实践密切相关的采矿工程基础学科。该课程既与岩石力学前沿接轨，又在采矿工程实践中有广阔应用领域，是加强采矿工程专业学生素质教育、培养其创新能力和实践能力的重要平台。
本文以我校采矿工程专业2012级和2013级教学大纲为背景，对《矿山压力与岩层控制》的实验教学进行探讨。
二、《矿山压力与岩层控制》实验教学环节存在的问题
2012级采矿工程专业教学大纲中，《矿山压力与岩层控制》的实验项目只有“二维相似材料模拟实验”，课时为4学时。要求学时根据煤矿地质赋存条件，按地质柱状图制作相似材料配比方案，按照一定比例配制相似材料，制作较为简单的二维相似材料模型，并在实验过程中了解影响相似材料强度的主要因素。该实验具有很强的综合性，需要众多配套的实验测定仪器，采集数据需要的时间也很长，而且实验耗材昂贵，实验成本太高，实验准备需要耗费大量人力物力，很难保障实验的效果。具体实施中也确实存在一定的问题，具体如下：
1.实验课时少。《矿山压力与岩层控制》总课时为54学时，而实验课时仅4学时。课程本身一门理论与实际结合十分紧密的课程，如果仅仅靠讲授教学，学生的实践能力很难得到锻炼。此外，“二维相似材料模拟实验”教学内容较多，短短4学时也不能确保实验的顺利完成。
2.实验项目少。“二维相似材料模拟实验”虽然具备很强的综合性，并且有利于学生综合能力的培养，但一个实验项目涉及到的专业知识毕竟有限，很难让学生全面掌握该课程的实践内容。
3.实验设备少。实验室目前仅有一台二维相似材料模拟实验台，但班级学生多达60人，每组人数20人左右，不能保证学生有足够的操作机会，大部分学生处于被动地位，事实上是“看”实验，而不是做实验。
4.实验费用高。“二维相似材料模拟实验”需要消耗大量的水泥、沙子等材料，且不可重复利用，加之学生误操作导致的浪费，实验的费用很高。
5.学生积极性不高。由于课内实验成绩只占平时成绩的一小部分，对课程的总成绩影响很小，很难调动学生的积极性，实验过程中多数走马观花，效果不理想。
三、《矿山压力与岩层控制》实验教学的改进
《矿山压力与岩层控制》以岩石力学为基础，讲述了采场和巷道矿山压力显现的基本规律，讲解了采场顶板和巷道的支护方法和技术，内容众多，理论比较抽象，仅设置“二维相似材料模拟实验”一个实验项目很难达到培养学生实践能力的目的。因此，2013级采矿工程专业教学大纲中，《矿山压力与岩层控制》的实验项目增加为3个，具体见表1。
圆图压力记录仪；
在实验项目的设置上，增加了“回采工作面初次放顶及周期来压顶板管理演示实验”和“矿压观测仪器仪表的演示实验”，注重对学生实验基础能力的培养，只有认识了相关仪器，才能自己动手做更多的实验。取消“二维相似材料模拟实验”，只保留了其中的“相似材料的配比试验”，可以确保实验学时内学生有充分的时间进行动手操作，顺利完成实验。而且，“二维相似材料模拟实验”的重点也是“相似材料的配比试验”，不改变学生的学习重点。
四、小结
在高校转型发展的背景下，采矿工程专业要注重培养学生的创新能力和实践能力，对于《矿山压力与岩层控制》这类理论性较强的专业课程，增加课内实验学时和实验项目，强化实践教学环节，无疑是一种有效的教学方法。然而，课内实验项目毕竟有限，实验教学也不能确保学生的动手实践能力得到较大提升，一种有效的做法是开放实验室，让学生在实验室空闲期间自己动手操作，遇到问题向老师请教。这样不仅能大大发挥学生的主观能动性，最大程度锻炼其动手实践能力，也能大大提高实验设备的利用率。总之，以创新的思路去不断改革实验教学，在应用型人才培养上的潜力必将得到有效发挥。
参考文献：
[1]马文顶， 许家林， 邹喜正. “矿山压力与岩层控制”课程实验教学的探索[J]. 实验室研究与探索， 2004， 23（6）： 58 C 60.
[2]吴中江， 黄成亮. 应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J]. 高等工程教育研究， 2014， （2）： 66 C 69.
[3]蒋永平， 徐杜， 张宪民. 工程专业课实验教学新模式的探讨与实践[J]. 实验室研究与探讨， 2001， 20（1）： 6 C 8.
