數值模擬技術在采礦工程主干課程教學中應用的探討

梁華杰 任芳 趙忠義

摘 要：介紹了目前采礦工程專業(yè)課程教學中存在的問題，并結合數值模擬技術的基本原理，介紹了數值模擬技術在課堂教學中的作用，對提高學生理論知識的掌握具有一定的意義。

關鍵詞：采礦工程；課堂教學；數值模擬

貴州省教育廳教學質量與教學改革工程重點項目，黔高教發(fā)[2013]446號；六盤山師范學院精品課程，合同編號：LPSSYjpkc201403

Abstract： introduced the problems existing in the current teaching of mining engineering courses， basic principle and numerical simulation technology， introduced the effect of numerical simulation technology in the classroom teaching， to improve the master students theoretical knowledge and is of certain significance.

Key words： mining engineering； classroom teaching； numerical simulation

0 引言

采礦工程以其在工業(yè)化建設中的重要地位，自建國以來，取得了長足的發(fā)展[1]。近年來隨著計算機技術的發(fā)展，數值模擬技術在采礦和巖土工程領域得到了廣泛的應用。六盤水師范學院依托本地資源優(yōu)勢，自2010年設立采礦工程專業(yè)。

1 數值模擬技術在采礦工程中的應用

1.1 數值模擬方法的基本原理

大部分數值分析軟件都是應用彈性理論解決巖體非線性變形與破壞的問題。巖體是一種特殊質地的材料，微觀上，巖體較均質，具有較強的彈性特征，但由于節(jié)理和裂隙的存在，微元間呈現(xiàn)出非連續(xù)性。在受力不大時，即發(fā)生斷裂和破壞，大多數軟件正是基于巖體的此特性[2]。

1.2 數值模擬技術在工程領域中的應用

我國煤炭以地下開采為主，因煤層賦存條條件的多樣化，巖土工程問題特別突出，如：采場頂板跨落、采動圍巖破壞、軟巖巷道變形、深部開采地壓等問題。這些問題一般都會造成一定的人員和財產損失，數值模擬技術可以根據其地質賦存條件，研究覆巖的活動規(guī)律和巷道控制技術，提出有針對性的治理和預防措施，以降低事故發(fā)生的幾率，降低損失。

2 課堂教學中存在的問題

采礦工程主要培養(yǎng)具備礦床開采的基本理論和方法的工程技術人才，開設的主要專業(yè)課程有《煤礦開采學》、《礦井通風與安全》、《礦山壓力與巖層控制》、《煤礦地質學》和《礦山機械》等。采礦工程是一門實踐性很強的專業(yè)課程，與生產實際聯(lián)接緊密。因其開采場所的特殊性，地質條件的復雜性，很多專業(yè)知識比較抽象，不理于學生理解掌握。即使通過課堂學習和現(xiàn)場實習環(huán)節(jié)，學生對相關知識點的掌握仍較有限，不能滿足相應的要求。如果把數值模擬技術引進到相關知識點的本科教學過程中，對學生準確理解和掌握相關的知識點，無益是有益的。

3 數值模擬技術在教學中的作用

數值模擬技術主要可以在以下知識的教學中起到輔助作用：

覆巖的活動規(guī)律：通過數值模擬技術，演示煤層覆巖的活動規(guī)律，進而闡述采場來壓、巖層的離層和裂隙、氣體和水體的運移、地表沉陷等；

底板突水：模擬固體和液體的耦合作用，演示底板突水原因，另外還可以演示圍巖注漿和堵水等；

瓦斯運移規(guī)律：通過固體和氣體的耦合作用，演示瓦斯的運移規(guī)律等；

巷道合理位置的選擇：通過數值模擬技術，演示采動壓力和固定支撐壓力的分布，從而直觀的給出巷道的合理位置；

合理的支護技術：通過數值模擬分析，演示采用不同的支護參數時巷道圍巖的變形情況，從而直觀的得出合理的支護參數。

4 結論

人才培養(yǎng)是強校之本，理論知識的掌握程度直接影響本科生工作后發(fā)展的好壞。結合數值模擬技術進行課堂教學，使學生深化專業(yè)課程的理解掌握，具有一定的意義。

參考文獻

[1]弓小平，木合塔爾·扎日等.我國采礦工程專業(yè)改革現(xiàn)狀與問題，[J]，高等理科教育，2010，3（91）：58-63.

[2]岳斌，郭忠林.數值模擬在采礦工程中的應用，[J]，礦業(yè)工程，2008，12（6）：5-7.