露天礦半連續開采工藝教學模型制作與應用

趙雪飛 王寶存 李文杰

摘? 要 露天采礦技術是高職采礦工程技術專業的一門核心專業課，為了豐富教學資源，提高教學與實踐水平，根據課改課任務安排，利用實驗課，師生共同參與設計制作幾類露天礦半連續開采工藝教學模型。通過教學模型的制作和實踐，不僅帶動了學生的學習興趣，學生的專業素養和實踐創新能力也有了很大提高。

關鍵詞 露天采礦技術;半連續開采工藝;教學模型;實驗室

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）18-0109-03

1 前言

露天礦開采工藝根據開采過程物料運輸是否連續，分為間斷開采工藝、連續開采工藝、半連續開采工藝和吊斗鏟工藝等幾種，其中以半連續開采工藝應用較為廣泛。半連續開采工藝是指部分環節是間斷、部分環節是連續的開采工藝，分為“電鏟—卡車—半移動（固定）破碎站—膠帶”和“電鏟—自移式破碎機—膠帶”兩種。由于學生學習“露天采礦技術”這門課前沒有形成一個系統的露天礦生產概念，在生產工藝理解上存在很大困難，因而設計制作了一種“電鏟—自移式破碎機—膠帶”工藝教學模型，在學生增進了解實際和掌握專業知識方面具有重要意義。

2 露天礦半連續開采工藝教學模型的研究意義

在課堂輔助教學方面的作用? 采礦模型法教學模式是課堂輔助教學的一個重要手段，在使用模型教學過程中，通過建立露天礦山開采工藝仿真模型，直觀全面地展示出現代化大型露天礦生產過程，有助于學生建立露天礦山生產的空間概念[1]。從課堂教學來講，結合模型，教師的講解更加方便、形象、生動。在教學過程中，對于未經企業認知實習的學生，對礦山某些特征或位置關系難以用語言表達清楚，教師很著急，學生也很茫然。這樣的情況利用模型來講解，學生就能直觀地理解了。所以說，采礦教學模型在某種程度上來講是專業教師的“好助手”[2]。

對學生創新能力培養的作用? 露天礦礦山實用教學模型的研制與應用是在長期教學過程中的總結與實踐，是將教學中的問題帶到學生科技創新能力培養中的一次很好的嘗試，對提高學生專業理論知識及實踐教學能力有很大幫助。在模型的設計與制作過程中，通過學生自己的動手實踐，構建實體模型，可以增強學生的實踐操作和動手能力，更加透徹和具體地把握現代化露天礦的發展方向。通過教師指導，學生采用自己“邊研究、邊實踐、邊總結”的方式，不斷翻閱資料，熟練掌握教材專業知識，不僅能夠極大豐富采礦專業學生實驗課內容，而且增強了學生查閱專業書籍和文獻的能力。

對學校實驗室建設的意義? 采礦專業是一門實踐性很強的專業，根據開設學校的側重不同，有的偏重煤礦地下開采，有的偏重煤礦露天開采。由于露天礦山體系龐大，學校在實驗（實訓）室建設方面想要自建模擬礦山生產系統幾乎是不可能的。在實踐教學中，礦山模型成為實驗室建設的重要補充。通過師生在教學和學習過程中共同設計制作露天礦山開采工藝教學模型，不僅為學校節省了辦學支出，更為學校開展實驗（實訓）室建設、改善實訓條件奠定了良好的基礎。

3 露天礦半連續開采工藝教學模型設計原則

科學性原則? 從學生的基礎及學習能力來看，科學性是模型設計過程中首先要遵循的原則。教師在制作模型過程中，要從學生的專業基礎和學校教學設備入手。如學校實訓室有輸送機，那么在模型設計中可以對輸送機簡單制作。

創新性原則? 根據以往的理論與實驗教學效果及學生的反饋，創新在教學中是不可或缺的。循規蹈矩的教學方式不但達不到計劃目標，反而會使學生產生厭學現象。因此，在教學和制作模型時引入創新性原則，既能使學生對教學內容產生極大的興趣，又能達到教學目標。

經濟性原則? 在制作模型過程中需要考慮的因素很多，其中經濟性原則尤為重要。制作模型需要清晰地體現各部門及系統之間的工作原理、結構組成以及作用，那么在制作過程中必定會消耗各種材料。因為制作的模型只是用來參觀和演示教學難點，對模型的質量要求不是很高，所以在制作中在保證模型完整的前提下應盡可能節約材料，減少成本支出。

實用性原則? 在模型制作過程中，如果最終的模型失去其基本功能，那么就失去了制作價值，因此在模型制作中一定要堅持實用性原則。煤礦應有的設備、部門和系統在模型中也應體現，在教學中能夠說明和演示剝離、采礦、運輸、排卸等系統的工作原理。

4 露天礦半連續開采工藝教學模型設計

模型設計方案? 以《露天采礦技術》教材中典型的“半連續開采工藝”為例，設計和制作露天礦半連續開采工藝教學模型，通過對臺階、公路、煤層、排土場、工業廣場等地物地貌的仿真設計，和電鏟、自移式破碎機、膠帶機、儲運煤倉等建筑物的巧妙布置，并完善模型運行軟件，用以演示露天煤礦的開采工藝，具體全面地展示現代化露天礦山的生產工藝，包括電鏟采煤、自移式破碎機破煤、膠帶機運煤、排土等方式。通過電路布置，演示整個生產工藝系統，完成后的露天礦半連續開采工藝模型如圖1所示。

模型的基本結構參數

外形尺寸：1500 mm×1500 mm×300 mm

剝離方式：電鏟

運輸方式：膠帶運輸機

排土方式：汽車運輸和推土機排土

模型的實用性與特點? 模型按現代化露天煤礦“電鏟—自移式破碎機—膠帶”半連續開采工藝設計制作，主體由廢舊板材制成，工業場地由少數塑料材料制作，皮帶走廊及建筑物由部分PVC板材和管材制成，材料環保，美觀大方。此模型可運用到教學、科研以及露天煤礦生產培訓的實際需求中去。

5 露天礦半連續開采工藝教學模型的應用

滿足采礦專業應用型人才培養的需要? 露天礦半連續開采工藝教學模型具有無風險性、操作可控性，所有學生合格率為100%，優良率為98.03%。這說明利用模型教學，確實能提高學生的學習興趣，且能增強學生的動手能力，讓學生較好地掌握露天開采各系統的工作原理及設備的基本操作方法，達到培養學生具備獨立從事露天礦一線工作的基本能力和技能的目標。