安全工程專業(yè)本科選修課程《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》建設(shè)研究

劉曉斐，王恩元，李忠輝，沈榮喜，趙恩來

摘 要：為了適應(yīng)當(dāng)前我國煤礦開采及地下工程安全發(fā)展的新的趨勢(shì)，培養(yǎng)具有國際視野的一流技術(shù)人才，增強(qiáng)安全科學(xué)與工程學(xué)科一流建設(shè)的內(nèi)涵，開設(shè)了一門綜合性的、前沿性的安全工程專業(yè)本科主干專業(yè)選修課程《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》，開展了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)實(shí)踐方面的建設(shè)研究，基本形成了較為系統(tǒng)和完善的專業(yè)課程體系。

關(guān)鍵詞：煤巖動(dòng)力災(zāi)害；防治；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）21-0085-03

Abstract： In order to adapt to the developing trend of safety science of China's coal mining and underground engineering in future， nurture the first-class technical talents with international vision， enhance the connotation of first-class construction of safety science and engineering disciplines， we set up a comprehensive and cutting-edge professional course for undergraduate selection in safety engineering program， which name is "coal and rock dynamic disaster prevention and control"， and carried out the teaching research including teaching content， teaching methods and teaching practice. After that， a systematic and perfect professional curriculum system of this course was established.

Keywords： coal and rock dynamic disasters； prevention and control； teaching content； teaching method； teaching practice

引言

中國礦業(yè)大學(xué)“安全工程”專業(yè)始建于1982年的礦山通風(fēng)與安全專業(yè)。現(xiàn)依托于國家一級(jí)學(xué)科“安全科學(xué)與工程”，目前該學(xué)科是“國家重點(diǎn)學(xué)科”、“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授”設(shè)崗學(xué)科、“211工程一期、二期、三期”、“985工程優(yōu)勢(shì)學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)”建設(shè)學(xué)科和江蘇省特色優(yōu)勢(shì)學(xué)科，擁有“安全科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，本專業(yè)為“國家特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)”，“江蘇省重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)”，“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)。2012年在教育部一級(jí)學(xué)科評(píng)估中排名第一。2017年9月20日，中華人民共和國教育部在其網(wǎng)站上公布了世界一流大學(xué)和一流學(xué)科（簡(jiǎn)稱“雙一流”）建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單[1]，中國礦業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程、礦業(yè)工程兩個(gè)學(xué)科入選“雙一流”建設(shè)學(xué)科名單。中國礦業(yè)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)科迎來了發(fā)展的重大契機(jī)，同時(shí)也對(duì)學(xué)科發(fā)展提出了更高的要求。

根據(jù)《中國礦業(yè)大學(xué)安全工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案2016版》的要求[2]，安全工程專業(yè)本科培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，寬基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)的具有歷史使命感、社會(huì)責(zé)任心，富有工程素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力，秉承“好學(xué)力行、求是創(chuàng)新”精神，掌握安全科學(xué)、技術(shù)與管理的基礎(chǔ)理論和方法，能從事安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全工程施工、安全工程檢測(cè)、安全技術(shù)咨詢與評(píng)估、安全教育與培訓(xùn)、安全監(jiān)督與檢查的工程技術(shù)人員，以及具備安全科學(xué)研究潛質(zhì)、能為國家富強(qiáng)、社會(huì)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)并具有國際視野的一流技術(shù)人才。

《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》是一門綜合性的、新開設(shè)的主干專業(yè)選修課程，其設(shè)置的出發(fā)點(diǎn)主要是為了適應(yīng)當(dāng)前我國煤礦開采及地下工程安全發(fā)展的新的趨勢(shì)，培養(yǎng)具有國際視野的一流技術(shù)人才，增強(qiáng)安全科學(xué)與工程學(xué)科一流建設(shè)的內(nèi)涵。

一、課程建設(shè)背景

我國是目前世界上最大的產(chǎn)煤國，開采條件復(fù)雜，容易發(fā)生煤與瓦斯突出、沖擊地壓、頂板事故等含瓦斯煤巖動(dòng)力災(zāi)害。我國是沖擊地壓最嚴(yán)重的國家，隨著采深的增加，發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害的礦井明顯增多（2016年已有150多座），且沖擊地壓災(zāi)害頻次、強(qiáng)度和破壞程度均呈上升趨勢(shì)；我國同樣還是瓦斯災(zāi)害最嚴(yán)重的國家，有一半以上的煤炭開采受到瓦斯災(zāi)害的困擾，以煤與瓦斯突出為代表的瓦斯動(dòng)力災(zāi)害，一直是我國煤炭安全開采的重大隱患，且隨著采深的持續(xù)增加，其防治難度逐漸增大。處于深部復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境的含瓦斯煤層，受應(yīng)力、瓦斯、賦存、開采等多因素的耦合作用，煤巖動(dòng)力災(zāi)害的嚴(yán)重程度和復(fù)雜性也明顯增加，致災(zāi)的危險(xiǎn)性和不可預(yù)知性顯著升高。此類復(fù)雜災(zāi)害的出現(xiàn)不再是個(gè)體現(xiàn)象，而是隨著開采深度的增加，成為我國深部礦井開采過程中的逐步普遍性現(xiàn)象，因此，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)含瓦斯煤巖動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)防和控制提出了新的、更高的要求[3-5]。

《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》課程就是在這樣的背景條件下應(yīng)運(yùn)而設(shè)置的，以當(dāng)前國內(nèi)煤礦開采所面臨的復(fù)雜的煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害為研究對(duì)象，通過系統(tǒng)介紹當(dāng)前煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害理論、機(jī)理和預(yù)防技術(shù)方面的內(nèi)容，并定期介紹該方向最新的研究進(jìn)展和成果，讓學(xué)生真正了解該方向的系統(tǒng)知識(shí)和最新科學(xué)技術(shù)前沿，有利于將學(xué)生培養(yǎng)成礦業(yè)類復(fù)合型安全人才，為其將來走向工作崗位奠定扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

中國礦業(yè)大學(xué)在國內(nèi)外安全工程專業(yè)首先開設(shè)了《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》課程，作為安全工程專業(yè)的主干專業(yè)選修課，這與中國礦業(yè)大學(xué)目前在采礦、安全專業(yè)方面研究領(lǐng)先有很密切的關(guān)系。對(duì)于煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害防治，國外高校沒有專門的課程，而是將其放置在所屬的基礎(chǔ)學(xué)科之下，比如：沖擊地壓（又稱巖爆）防治，加拿大麥吉爾大學(xué)則是將其放置于地下工程和巖石力學(xué)，偏重于隧道、電站等地下硐室和金屬礦山的巖爆研究，缺乏煤礦沖擊地壓研究；澳大利亞由于礦山災(zāi)害少，新南威爾士大學(xué)、昆士蘭大學(xué)、科廷大學(xué)均沒有開設(shè)沖擊地壓災(zāi)害教學(xué)課程。另外，由于國內(nèi)外開采理念的不同，對(duì)有煤巖動(dòng)力災(zāi)害的礦井，國外往往采用關(guān)閉礦井的方法，而不是像我國去研究并采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)防和控制方法及技術(shù)。因此，美國、加拿大、澳大利亞、波蘭和德國等以前的礦業(yè)大國，由于缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，其高校在煤與瓦斯突出、沖擊地壓等煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治方面的研究及實(shí)踐水平?jīng)]有大的突破，遠(yuǎn)不如我國。因此，國外有礦業(yè)學(xué)科的高校（如：美國的科羅拉多礦業(yè)大學(xué)、西弗吉尼亞大學(xué)和密蘇里拉科技大學(xué)等，澳大利亞的臥龍崗大學(xué)、西澳大學(xué)、新南威爾士大學(xué)、昆士蘭大學(xué)、科廷大學(xué)等，波蘭的西里西亞工業(yè)大學(xué)、礦業(yè)冶金學(xué)院等，德國的弗萊貝格工業(yè)大學(xué)）在這方面的課程多側(cè)重于對(duì)以往開采理論、方法及設(shè)計(jì)等方面的介紹，缺少煤巖動(dòng)力災(zāi)害預(yù)防方面的介紹。

國內(nèi)一些礦業(yè)類高校雖然在采礦和安全等學(xué)科也具有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，但在開設(shè)課程方面，仍將沖擊地壓防治歸口于采礦工程專業(yè)，未給安全工程專業(yè)開設(shè)類似的相關(guān)課程，未能考慮當(dāng)前我國煤礦開采及安全新的發(fā)展趨勢(shì)，遠(yuǎn)不能滿足于培養(yǎng)礦業(yè)類復(fù)合型安全人才的需要。

二、課程現(xiàn)狀

《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》課程，最早開設(shè)于2013年9月，總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，作為安全工程專業(yè)的主干專業(yè)選修課，已給安全工程專業(yè)2010級(jí)、2011級(jí)本科生進(jìn)行了講授，受到了學(xué)生們的一致好評(píng)。之后，根據(jù)安全工程學(xué)院2012版課程教學(xué)大綱的要求，本課程自2015-2016學(xué)年起，更名為《含瓦斯煤巖災(zāi)害動(dòng)力學(xué)》，總學(xué)時(shí)增加到40學(xué)時(shí)，并為安全工程專業(yè)2012級(jí)、2013級(jí)及卓越工程師班本科生進(jìn)行了講授。目前按照最新中國礦業(yè)大學(xué)2016版本科培養(yǎng)方案，課程名稱重新恢復(fù)為《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》，總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)。

為了更好地給學(xué)生傳播系統(tǒng)知識(shí)和研究前沿，授課教師及團(tuán)隊(duì)多年來認(rèn)真投入精力，精心編寫了教學(xué)講義和多媒體課件。教學(xué)內(nèi)容不僅注重對(duì)已有經(jīng)典的煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害機(jī)理及理論、成熟的預(yù)防技術(shù)及方法的系統(tǒng)性介紹，而且還及時(shí)關(guān)注該領(lǐng)域的最新的研究成果及前沿技術(shù)，教學(xué)內(nèi)容充分體現(xiàn)了理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、保持經(jīng)典和與時(shí)俱進(jìn)相結(jié)合的特色，具有現(xiàn)代、科學(xué)、先進(jìn)和鮮明的特色。

三、課程內(nèi)容及建設(shè)

由于《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》課程是一門理論與實(shí)踐充分相結(jié)合的專業(yè)課程，內(nèi)容涉及巖石力學(xué)、流體力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、采礦學(xué)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等多學(xué)科的知識(shí)的交叉和利用，而且該課程的學(xué)習(xí)，是一個(gè)讓學(xué)生充分檢驗(yàn)自己對(duì)以往知識(shí)吸收、掌握和應(yīng)用的過程。因此對(duì)教學(xué)內(nèi)容、方法和方式都有很高的要求，以往的填鴨式、照本宣科式的教學(xué)方法和方式不能適應(yīng)該課程的教學(xué)需要。

本課程作為綜合性、前沿性的專業(yè)選修課程，其主要內(nèi)容設(shè)置應(yīng)遵循“先進(jìn)化”和“體系化”原則，重點(diǎn)在向安全工程專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)性地介紹當(dāng)前煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害理論、機(jī)理和預(yù)防技術(shù)方面內(nèi)容，以及該領(lǐng)域和該方向的最新的研究進(jìn)展和成果的同時(shí)，還要構(gòu)建包涵“發(fā)生機(jī)理-影響因素-危險(xiǎn)評(píng)價(jià)-監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)-防治與控制-防護(hù)與安全管理”一體化的、完整的煤巖動(dòng)力災(zāi)害預(yù)防技術(shù)體系。課程教學(xué)內(nèi)容主要見表1。

自課程開設(shè)以來，授課教師及團(tuán)隊(duì)一直在進(jìn)行課程內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)踐研究的探索：一方面進(jìn)一步加強(qiáng)《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》課程建設(shè)與教學(xué)改革，不斷改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)方法，使其更實(shí)可行、先進(jìn)、科學(xué)和實(shí)用，改變了以往的“通常以教師的教授為主，學(xué)生參與不足，其學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性不高”的現(xiàn)狀；另一方面充分利用研究團(tuán)隊(duì)和所在學(xué)科在該領(lǐng)域的處于國際領(lǐng)先科研水平和科研成果，充分完善課程內(nèi)容的建設(shè)；最終形成了教學(xué)、科研、實(shí)踐三者相結(jié)合的教學(xué)模式，根據(jù)試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中的實(shí)際問題，結(jié)合本課程的理論、技術(shù)及方法等內(nèi)容開展研究教學(xué)，在提高本科生的理論基礎(chǔ)水平和專業(yè)水平的同時(shí)，培養(yǎng)了本科生的獨(dú)立分析及解決問題的能力、科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。

四、結(jié)束語

目前《煤巖動(dòng)力災(zāi)害防治》已基本形成了較為系統(tǒng)和完善的專業(yè)課程，但與其他國家級(jí)、省級(jí)的精品課程相比，在教學(xué)目標(biāo)培養(yǎng)、教學(xué)內(nèi)容完善、教學(xué)方式及方法改進(jìn)等方面還存在一定的差距。在雙一流建設(shè)背景下，建構(gòu)科學(xué)而合理的課程體系；借助現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)手段，改進(jìn)教學(xué)的內(nèi)容和方法，提高教學(xué)的效率和質(zhì)量；通過課題研究和實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中研究，在研究中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、自主分析及解決問題的意識(shí)和能力；是本課程授課教師及團(tuán)隊(duì)未來的教學(xué)之重。

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