探討采礦工程專業對科研儀器的使用

袁安營

摘 要：科研儀器是用來探索和創新的主要工具，采礦工程專業科研儀器和設備的高效使用可以為我國的煤炭事業的良好發展提供強大助力。本文從科研儀器設備的定位、科研儀器的種類、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級和自主研制等方面對采礦工程專業科研儀器的使用和管理進行了探討，首先對科研儀器的使用方向進行了定位，其次詳細的闡述了采礦工程專業科研儀器的分類，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備功能擴展升級和自主研制對我國科學研究發展的重要性。

關鍵詞：教學科研 儀器定位 儀器使用 自主研制

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：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

采礦工程專業科研儀器為從事科研工作的采礦工程專業研究人員使用的儀器和設備，旨在使科研人員使用后能夠發現新的現象、揭示新的機理[1]。因此，在針對采礦工程專業科研儀器教學和科研使用過程中，應對科研儀器的定位、科研儀器的分類、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級和自主研制有更清晰的認識和理解。

1 采礦工程科研儀器的定位

科研儀器旨在針對具體基礎理論問題、工程實際問題等研究的過程中使用的儀器和設備，科研用儀器主要應用于高等學校、科研院所等科學研究人員進行科學研究，較少的參與到本科教學中。由于采礦工程專業屬于工程類專業，因此在科研儀器的定位過程中教學儀器和科研儀器的區分更加明顯[2]。

采礦工程專業科學研究人員，探索性研究的主要途徑之一就是采用科研儀器和設備進行測試和監測，進而達到揭示機理和探索現象的目的。而且在研究工作結束后仍需要采用科研儀器進行標定或者鑒定，進而評估研究成果的可靠性及評估能夠取得的經濟效益。在經濟技術高速發展的今天，大型高精度、高速度、高性能的科研設備在科技發展中的作用越來越明顯，科研儀器的先進性在一定程度上表征了一個國家或者一個科研院所所具有的科研潛力或者發展前途，總而言之，科研儀器和設備是一個國家或者單位科研實力的主要標志之一。

2 采礦工程科研儀器的種類

采礦工程專業科研儀器的分類主要是根據具體用途進行劃分：室內科研儀器、現場監測科研儀器，其中室內科研儀器又分為：

（1）巖石力學測試系統，主要用于不同煤巖體物理力學性質和參數的測定。根據實驗的需要巖石力學測試系統也分為很多種，主要有單軸抗拉強度監測巖石力學測試、單軸抗壓巖石力學測試系統、三軸抗壓巖石力學測試系統、三點彎曲巖石力學測試系統、剪切巖石力學監測系統等。

（2）支護體監測系統，主要用于監測支護體設備的力學性能。根據實驗的需要支護體監測系統主要有支護體疲勞損傷性能監測系統、支護體拉拔性能監測系統（如臥式拉力機監測裝備）、支護體沖擊斷裂性能監測系統、支護體抗彎性能監測系統、支護體抗剪性能監測系統等。

（3）動靜組合沖擊監測系統，主要用于動力災害研究過程中的煤巖體沖擊破壞等實驗。主要有不同尺寸的動靜組合加載系統。

（4）數值模擬系統，主要應用模擬實現現場工程實踐問題，主要有二維和三維之分。數值模擬系統主要有離散元數值模擬系統、有限元數值模擬系統、有限差分數值模擬系統等。離散元數值模擬系統目前在采礦工程專業中應用的有UDEC數值模擬系統、PFC數值模擬系統等，有限元數值模擬系統目前在采礦工程專業中主要采用ANSYS數值模擬系統，有限差分目前在采礦工程專業中主要采用Flac數值模擬系統。

采礦工程專業中現場監測科研儀器設備種類較多，主要根據監測目的的需要采用不同的監測設備，如井下動力災害監測設備微震系統、采場圍巖應力監測系統、采場圍巖應變監測系統、高瓦斯礦井瓦斯監測系統、工作面頂板離層監測系統、鉆孔窺視監測設備等。

3 科研儀器的使用和管理

由以上分析可以看出，科研儀器和設備在科學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備的問題。科研儀器和設備的使用和管理的過程中主要面臨的以下關鍵因素：科研儀器管理人員的水平、儀器設備的先進性、儀器設備輔助性材料的使用、擁有儀器設備的科研單位資金情況等。總體來說，技術性和經濟型是科研儀器和設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備是每一個高等學校和科研院所都必須要面臨的重要問題。而科研方向作為衡量一個科研單位科研儀器和設備使用和管理水平的主要標準之一，其研究內容的多樣性、復雜性、所需科研儀器設備的種類、性質、精度及更新換代速度等都對最終的科研成果起到重要的作用。

隨著國家和地方科研院所針對科研儀器和設備越來越重視，關于精密科研儀器和設備的管理辦法也越來越正規，安排專門人員實行統一管理制度，制定使用計劃和標準，專人專責，科研儀器和設備使用人員對儀器的安全性承擔責任，對重大精密科研儀器和設備由專門管理人員使用，不允許非儀器管理人員私自使用。并對儀器和設備的管理人員及使用人員進行定期業務培訓，采取積極的鼓勵舉措，穩定科研儀器和設備管理人員的心態和思想，提高他們的積極性和責任心，逐步擴大科研儀器設備管理人員隊伍，使其做到對科研儀器的定期保養與維護，保障儀器設備工作狀態良好，盡可能延長其使用期限，最終為科學研究提供重要的保障。

4 科研儀器的升級和自主研制

科研儀器和設備主要用來探究某些方向未知領域的工具，據統計，諾貝爾獎的獲得者中，有60%左右是根據自主研發的科研設備進行科學研究，進而發現了大多數人未能發現的現象或者揭示了旁人未能揭示的機理。而我國目前高端大型精密儀器的來源仍主要是通過進口，花費了國家的大量人力物力，但這些精密儀器的核心關鍵技術仍掌握在歐美一些國家，這也成為我國自主創新的約束因素之一。

由以上可以看出，目前我國的精密高端科研儀器主要是從國外進行采購，不僅花費了國家大量的人力物力和財力，而且限制了我們自主研發的思想。

從采礦工程專業的角度來說，目前我們使用的主要精密科研儀器主要有：工業掃描CT，MTS巖石力學測試系統、聲發射監測系統、微震監測系統等大型精密科研儀器設備大多從美國、德國和日本等國家引進。這些儀器設備的引進在一定程度上方便了科研人員的科學研究，促進了我國煤炭事業的發展，為我國的經濟建設起到了一定推動作用。但是從長遠來看，并不利于我國科學技術的提高，古語有曰：“工欲善其事，必先利其器”，一味的引進國外的先進科研儀器并不是長久之計，我們應該將更多的科研資金應用到設備的升級和自主研發方面，創造出擁有自主知識產權的高精度大型科研儀器，為我國的科研事業不斷提供幫助。

5 結語

采礦工程專業科研儀器為從事科研工作的采礦工程專業研究人員使用的儀器和設備，旨在使科研人員使用后能夠發現新的現象、揭示新的機理，科研儀器和設備合理高效的使用對我國煤炭安全高效開采具有重要的意義。本文從采礦工程專業科研儀器設備的定位、科研儀器的種類、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級和自主研制等方面進行了探討，首先對科研儀器的使用方向進行了定位，其次詳細的闡述了采礦工程專業科研儀器的分類，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備功能擴展升級和自主研制對我國科學研究發展的重要性，希望對采礦工程專業的科學研究和教學工作提供一定幫助。

參考文獻

[1] 史文豹，馬海峰，李傳明.采礦工程專業相似模擬實驗創新教學模式探索[J].科技創新導報，2017，14（18）：224-225.

[2] 張東升，屠世浩，萬志軍，等.采礦工程特色專業創新能力培養的實驗教學改革探索[J].實驗室研究與探索，2011，30（3）：110-113.

[3] 李永武.采礦工程專業實驗教學模式的改革與探索[J].科技創新導報，2017，14（6）：230-231.

[4] 高彥，陳喆.礦山電工課程實驗教學改革的探討[J].中國科技信息，2012（9）：182.

[5] 王學軍，袁櫟，王寧，等.淺談如何提高學生使用E-learning平臺進行互動學習的積極性[J].教育教學論壇，2019（9）：30-31.