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(铜冠〈庐江〉矿业有限公司,安徽 庐江 231500)
【摘 要】随着科学技术的迅猛发展,自动化、智能化已成为矿山建设的必然趋势,而三维模型是智能化中不可缺少的一个环节。旨在借助DIMINE三维软件建立矿山地质三维模型,利用其强大的三维可视化功能,为后期沙溪铜矿实现自动化、智能化提供技术支持。
关键词 智能化;DIMINE;三维模型
随着计算机技术的迅猛发展,矿山的数字化、可视化得以实现。目前国内外已开发出众多三维数字化软件,并得到了广泛运用。DIMINE软件是中南大学数字矿山研究中心自主研发的一款三维数字化软件,具有强大的三维可视化功能,并在功能操作上更简便、更方便。本次借助DIMINE软件建立矿山三维矿体模型,并证明模型误差在允许范围内,能作为为后期沙溪铜矿实现自动化、智能化数据资料。
1 矿床地质概况
沙溪铜矿床为热液型-斑岩型铜金矿床。其中,某矿段矿体主要产出去复背斜东翼,矿体分布长约1000m,水平宽约600m。本矿段矿体由9条勘探线53个钻孔控制,矿体主要赋存在石英闪长斑岩岩体内,少量赋存在岩体上接触带泥质粉砂岩中,形态较为稳定。Ⅲ号矿体为本矿段最大的主矿体。
矿体呈现较复杂的形态,剖面上总体呈不规则的似层状、透镜状,矿体头部和尾部经常有分叉现象,水平中段及纵剖面上呈哑铃状。矿体总体走向15~35°,矿体倾向南东东,倾角25~55°左右,多在40~50°,矿体少量由于脉岩的侵入破坏,以及含矿岩体本身矿化不均匀,局部存在少量夹石。矿体顶板最高标高-136.9m,底板最低标高-941.42m。
2 地质数据库的建立
2.1 原始数据收集及整理
收集对所有原始资料,主要是钻孔和坑道等探矿工程数据,提取见矿的探矿工程数据。根据平剖面图,核对孔口坐标、钻孔深度、测斜数据、样品数据的信息,重点查看钻孔深度要不小于测斜深度的最大值很取样位置的最大值,编制对应的孔口表、测斜表、样品表。根据DIMINE数据表格识别格式,将表格保存为txt或csv文件。
数据库数据主要包括上述三个表,各表所包含的内容见下表1:
2.2 地质数据库的建立
将之前讲的三个表导入DIMINE软件,另存为DIMINE软件数据表格,作为建立地质数据的的数据源。在此工程中,需对数据表格进行检测,生成检测报告。运用生成的三个表文件,生产钻孔DMD模型,并转化为DMG文件。如图1所示:
2.3 数据库的更新与展示
钻孔数据会随着探矿工作的不断进行而不断增加,所以钻孔数据库需要不断完善、不断更新。DIMINE软件能够迅速实现钻孔数据库的合并和录入,满足数据不断更新的要求。此外,该数据库还能进行编辑、查询、统计分析及三维可视化显示操作,能更直观的显示钻孔数据信息与矿体之间的关系,并能通过不同的颜色段来显示品位分布情况。
3 三维模型建立
3.1 矿体模型的建立
该模型的建立是三角面片模拟矿体的三维空间的展布形态。为了满足实际运用的需求,所建立的三维模型需要与地质队所提供的报告相符合。因此,本次采用提取平剖面矿体边界线圈连矿体的方法建立三维矿体模型。在模型的建立过程中,发现通过对剖面线框建立的模型后期检验,对模型切各个中段平面图时,与地质报告CAD图存在较大偏差。考虑到剖面间的矿体连接不可控性,在圈连矿体时,加入各中段平面矿体轮廓线共同约束创建模型。按照勘探网度,加入相同间距的平面图,满足控制程度。最后,对矿体模型进行有效性检测,进行优化,删除多余的多段线和保持面片方向一致,直至达到要求。建成的三维矿体模型为矿体的空间展布提供更直观的认识。
3.2 块段模型的建立
为方便对三维矿体模型进行品位估值和储量计算,需要对矿体模型用一定规格的小立方体模拟其形态,我们称此模型为块段模型。利用钻孔数据库,能对块段模型每个小立方体估值,进而计算矿体的储量。
①立方体尺寸的确定:理论上来讲,小立方体的尺寸越小,计算越准确,但是计算机处理数据增多,所需时间更长。所以,综合考虑矿山勘察网度、开采最小单元、品位变化情况等因素,确定小立方体的内外尺寸均为4×4×2m。
②估值方法与椭球体的确定:估值方法通常有两种,一种是距离幂,一种是普通克里格。由于钻孔数据偏少,不满足变异函数分析;并通过对两种方法的估值结果进行对比,相差很小,本次就采用比较简单的距离幂的估值方式。估值所用的椭球体参数由矿体的走向、倾向、厚度和三个方向的长度确定。本此采用的椭球体参数为100×0.6×0.4。
3.3 块段模型品位估值
对之前的地质数据库进行样长组合,并利用矿体模型约束,对矿段模型进行品位估值。估值后的块段模型表示了矿体的品位分布,能利用不用颜色区分高低品味分布,更直观地为采矿设计提供依据(图2)。为了在采场矿量计算中简单区分矿石与废石,先将矿体模型添加属性类型并赋值为“0”,定义为废石,待估值完用,用矿体对矿体模型进行约束,然后再将属性赋值为“1”,定义为矿石,这样在计算时,在分类计算中可以计算范围内的矿石与废石的量。
4 储量计算
根据估值好的块段模型,对矿段某矿体进行储量计算并统计分析。将统计结果与矿山地质报告储量进行对比,可以看出模型计算出的储量与传统地质方法计算的储量基本吻合。地质储量的相对误差为-1.4%,在不同方法计算储量的允许误差范围内。实践证明利用DIMINE软件建立三维模型计算储量比较准确,误差控制在允许范围内。这方面DIMINE软件已经取得了储量司的认可。表2为某矿体三维模型计算储量与传统地质储量数据的对比情况。
5 结论
自动化、智能化已成为矿山发展中的一个必然趋势。做好三维模型是建设智能化矿山的重要环节,现代化技术革新的迅猛发展,使的三维数字化成为可能。DIMINE软件结合了地质、测量、采矿等核心专业,在矿山行业得到广泛使用。
沙溪铜矿为斑岩型铜矿床,具有储量大、品位低、夹石多等特点。所以开采过程中需要更准确的地质数据作支撑。DIMINE软件作为一个三维数字软件,提供更直观、准确的模型数据,结合沙溪铜矿独特的模型构建方法,提高矿体模型的准确性。依托建立的地质模型,完成后续的设计工作,缩短设计周期,使人力资源得到高效利用。
参考文献
[1]王李管,贾明涛,曾庆田.数字矿山整体实施方案及其关键技术[J].采矿技术,2006,6(3):493-498.
[2]王李管,何昌盛,贾明涛.三维地质体实体建模技术及其在工程中的应用[J].金属矿山,2006(2):58-62.
同志们:
现在开会。今天我们召开科技创新大会,主要任务是传达学习全省科技创新大会精神,安排部署今后一段时期**科技创新工作。
今天,我们有幸邀请到**同志在百忙之中莅临指导会议,让我们以热烈的掌声对傅厅长的到来表示欢迎!参加会议的有:**同志。
今天的会议共有五项议程,下面依次进行:
第一项:书面传达全省科技创新大会精神,印发《**深化科技体制改革实施方案》,材料已经印发给大家,由于时间关系,会上不再宣读,请大家会后认真学习贯彻。
第二项:请**通报**科技创新工作情况。
第三项:进行大会交流发言,发言单位时间控制在8分钟以内。
第四项:请省科技厅**讲话,大家欢迎!
第五项:请**作重要讲话,大家欢迎!
同志们,今天会上,书面传达了全省科技创新大会精神,印发了《**深化科技体制改革实施方案》,**负责同志分别作了交流发言,**站在**经济社会发展的高度,深刻分析了当前科技创新工作面临的形势任务,对今后**科技创新工作提出了更高要求和殷切期望,为我州科技创新工作指明了方向,提供了遵循。会后,**各级各部门要进一步统一思想、提高认识,认真传达学习讲话精神,抓好《**“十三五”科技创新规划》《**深化科技体制改革实施方案》和《**推进科技创新的若干措施》等一系列政策文件的学习贯彻落实,尽快研究制定具体办法和措施,并结合各自实际,创造性地开展工作,将会议精神的落实体现到推进科技创新工作的具体实践中。下面,我就做好今后一个时期的科技创新重点工作再讲几点具体意见。
第一,突出科技创新对建设生态文明的支撑作用。牢固树立绿色发展理念,加强生态保护修复、环境污染治理、绿色产业培育,依靠科技创新加快资源节约型、环境友好型社会建设进程。一要加大生态环境保护的科技攻关。立足我州生态环境脆弱的现实,以建设国家生态安全屏障综合试验区为平台,依托州内科研推广机构,协调省内外高等院校、科研院所,加大系统性技术解决方案的研发力度,形成对森林、湿地、草原、土壤、水源等进行源头控制、清洁生产、末端治理的成套技术,通过推广应用,切实遏制荒漠化和水土流失,留住绿水青山,筑牢生态安全屏障。加大生态环保产业技术研究,加强退化草地治理、荒漠化治理、病虫鼠害防治及天然林保护、湿地保护、水资源保护等技术研发和应用,推进江河生态系统保护、生物多样性保护、矿山地质生态环境修复等技术研究示范,提高水源涵养功能,促进草地、湿地、森林生态系统和水生态系统良性循环。二要构建高原绿色新型产业支撑体系。加大新能源产业技术应用,开发推广光能储备、新能源并网等技术,以示范园区、公共设施、居民住宅、农业设施等为重点,开展分布式光伏发电、风能、生物质能、低能耗建筑能源系统等新型清洁能源应用技术研究,加强清洁能源在农牧区的集成示范及推广应用,优化城镇和农牧区用能体系。三要探索美丽城乡建设的科技路径。以城乡环境综合整治和生态文明小康村建设为契机,从营造宜居环境入手,通过科技创新推进美丽城乡建设,不断提高县市和重点城镇大气污染治理、生活垃圾处理、餐厨废弃物回收利用等方面的能力;在农牧村推动牲畜废弃物、秸秆、废旧农膜等种养殖废弃物的再利用。探索低碳城镇技术集成示范,开展城镇区域规划建设评价指标体系、城市生态居住环境质量保障以及绿色可再生能源等技术研究,推广节能、节材、智能、绿色建筑规划与标准、绿色建造与施工等关键技术集成应用与示范,建设低碳、绿色、环保的生态**。
第二,突出科技创新对现代农牧业发展的提升作用。当前,我州农牧业发展受到低价格和高成本的双重挤压、补贴“黄线”和资源环境“红线”的双重约束,要解决好这些突出问题,进一步拓展农牧业发展空间,还是要依靠科技创新。一要加大科技创新示范区建设。立足各县市特色优势产业,建设科技创新示范区。具体讲,就是以合作、**、**、**为农畜产业核心区,开发牦牛、藏羊特色畜产品,建设绿色农畜产品生产和加工基地;以**、**为农作物核心区,推进青稞、油菜等主粮化战略,打造藏中药材种植、山野珍品、珍稀食用菌等特色产品加工示范基地;以**、**为特色农产品核心区,开发天然特色农产品资源,调整产业结构,发展适合地域条件的林下产品等特色产业。二要加大现代生物产业技术开发。突破特色生物资源产业化开发关键技术,开展冬虫夏草、手掌参、红景天、等高原特色野生生物种质资源保护研究、驯化选育;开展沙棘、蕨麻、野生菌等野生植物高效活性成分分离提取和牦牛藏羊等动物脏器、骨血为原料的生物制品精深加工研究,推动特色生物产业发展。三要加大藏医药研发。积极建设藏药新药研发重点实验室、藏中药工程技术中心和产学研联盟等创新平台,培养藏医药科研团队,开展藏医药医学基础理论研究、诊疗技术标准制定,继续做好传统藏药制剂的传承保护及二次开发研究,强化藏医药知识产权保护,为藏中药产业发展提供公共技术服务。
第三,突出科技创新对文化旅游业融合发展的促进作用。深度挖掘**丰富的文化旅游资源,做好科技创新和文化旅游业结合这篇大文章。一方面,要促进旅游科技融合创新。以现代信息技术为基础,加大高科技在**文化旅游产业发展中的推广应用,创建便捷化、人性化、智能化的全域智慧旅游服务。充分利用现代信息技术,实现旅游与经信、公安、交通、统计、气象、工商、质监等部门信息互联互通、共建共享。完善信息查询、电子商务、微博微信、电子导航、虚拟旅游等功能,依托旅游大数据平台,开发电子政务、游客流量监测、旅游安全监管、导游服务等系统,即时信息、完成数据分析。建立以手机查找、预订和支付为重点的“一键知**、一机游**”智慧旅游服务体系,推广旅游在线购物、租车、订餐、订票、订房等服务模式,做到旅游信息、资讯与游客的“零距离”互动,通过科技创新,丰富游客旅游体验,提升服务满意度。另一方面,要促进文化科技融合创新。重点加强科技创新和产品研发,推动民族地区特色文化产业发展,加大对传统文化、工艺美术的科技支撑力度。开展基于大数据架构的藏族建筑、服饰、饮食、佛教、民俗等文化遗产保护与传承云服务平台建设,研究藏文化遗产的保护技术,开发以藏文化为主的高原文化遗产保护知识库。依托科技创新、文化创意和体制创新,推进科技成果在文物保护和文化产业中的应用,加快形成文化和科技融合的产业链,促进一批新兴业态的文化科技企业集聚发展。利用声光电等高科技手段,还原和再现非物质文化遗产,打造体验馆等高端科技文旅融合点,丰富文化旅游产业业态。
第四,突出科技创新对提升公共服务的优化作用。依靠科技创新建设低成本、广覆盖、高质量、更公平的社会公共服务体系,提升公共服务供给水平,是我州当前科技创新工作需要聚焦攻坚的重点方向之一。一要着眼于提高政府服务效能,着力打造以信息化技术为支撑,集信息公开、网上办事、效能监察于一体的“互联网+政务服务”平台,加快推行网上行权,促进线上线下融合和部门数据共享,优化政务服务,实现利企便民,通过科技手段让信息多跑路、群众少跑腿。二要着眼于提高城市管理水平,针对城市规划、建设、管理中出现的问题,建立覆盖人口基础信息、自然资源和空间地理基础信息、交通治安信息和城市信息的城市公共数据库,运用科技手段提高市政基础设施运行效率、城市交通管理、市容市貌管理和城市文明程度,通过集成数字化、网络化、智能化等关键技术,推进智慧城市建设,降低行政管理成本、增强公共服务能力,方便群众生产生活。三要着眼于提高社会治安管控能力,创新管理方式,加大新型科技成果应用,以科技创新推动社会面防控、犯罪预防、案件侦破、网络舆情监控、电信诈骗拦截等重点领域管控,推动“平安**”建设,提高社会治理智能化、专业化水平,提高预测预警预防各类风险的能力,维护社会和谐稳定。四要着眼于社会公平,大力推广应用基于互联网的远程教育和远程医疗手段,让教育、医疗、文化等方面的优质资源方便、快捷地向基层和农牧村延伸。重点开展重大多发病的预防控制、临床综合诊断和治疗康复关键技术研究,加强对高原常见病、慢性病的专项防治研究,研发新型藏药制剂产品,力争取得重要科技成果。五要着眼于建立科学完善的食品药品安全治理体系,通过科技创新助推解决好食品药品安全问题。加强监管实用技术、方法的研究和推广,推动物联网、计算机技术等科技手段在监管工作中的应用,开展溯源预警、产品评估、安全检测等全过程电子化监管,形成质量安全追溯链条,让人民群众吃得安心、用得放心。
第五,突出企业平台在科技创新中的主体作用。科技创新成果从创意、研发到孵化,最后实现产业化,是一个环环相扣的系统,需要各类创新要素的协同集聚,这就需要有平台、有载体、有示范。一要强化企业的主体地位。加大对企业研发投入的引导激励,用足用好各类优惠政策,引导企业自觉加大研发投入,到2020年,企业研发投入占全社会研发投入的比例达到75%。支持重点企业建立企业技术中心、工程技术研究中心,有条件的企业独立或联合高校、科研机构组建产业核心技术研发平台或共性技术科研平台,到2020年,**高新技术企业达到3家,科技型企业达到15家,规模以上企业有稳定研发活动的比例要达到40%以上。促进企业成果转化应用,支持企业积极参与标准化活动,建立以骨干企业为核心的专业技术协会和行业协会,努力将企业技术标准上升为行业技术标准,掌握产业发展的“话语权”。二要加强平台载体建设。农牧业平台要进一步加大**国家级农业科技园区建设力度,建设完善以**为核心,集科技创新孵化、畜产品加工、藏中药加工、农林产品加工、绿色物流为一体的的**国家级农业科技园区,推动农业科技园区引入新企业、研发新产品、推广新技术。各县市要围绕各自主导产业,积极建设省级农业科技园区,提高创新能力和产业发展水平。研发平台要争取新建一批重点实验室、工程技术中心、示范基地和科技企业孵化器,到2020年,建立企业工程(技术)研究中心8个、重点实验室5个、众创空间等各类创新战略联盟10家以上。众创平台要推动文化创意产业园、科技创新园等科技企业孵化器建设,加快众创空间发展,建设服务实体经济的创业孵化体系。三要畅通成果转化通道。采取有效措施提高各类科研人员和团队在科技成果研发转化中的利益分享比例,让他们通过研发成果的产业化转化得到应有的劳动报酬。探索搭建科技成果交易平台和交易形式,形成有形与无形、线上与线下、网上与网下互联、互动、互补的技术市场体系,保障科研成果顺利进入市场,加快培育一批熟悉科技政策和行业发展的社会化、市场化、专业化科技中介服务机构,为科技成果的供需双方牵线搭桥,到2020年,力争**技术合同交易额达到6000万元,科技成果转化50项以上,促进优秀的科技创新成果、高新技术产品优先在我州落地转化、形成产业。
第六,突出政策资金的科技创新保障作用。通过优化体制机制和稳定增加投入,助推科技创新。一要加强财政资金引导和税收优惠。州县各级财政部门要优先保证科技投入到位,加大财政科技投入的引导、监督力度,从今年开始,用于科技产品研发、新技术引进推广、创新平台搭建、科技成果转化、企业技术创新等方面的资金要纳入年度预算,并形成稳定的增长机制。通过提高科研项目的间接费用和劳务费比例、赋予项目承担单位一定的预算调整权等办法,鼓励、调动科研人员积极投身到科研推广第一线,更好地服务经济发展。各级财税部门要严格落实企业研发费用税前加计扣除等税收优惠政策,充分利用各类专项资金支持科技型企业发展,更多运用风险补助、投资保障等方式,引导创业投资机构投资初创期的科技型中小企业。二要完善投融资机制。金融部门要加大科技型企业的信贷服务,优先安排对科技项目的贷款,提高信贷支持创新的灵活性和便利性,推动金融机构与创业投资和股权投资机构实施投贷联动,为企业创新活动提供股权、债权相结合的融资服务,形成各类金融工具协同支持创新创业的良好局面。要建立创业投融资平台,鼓励金融机构设立服务科技型中小微企业的专业部门或分支机构,开展互联网融资试点,增强众筹对大众创新万众创业的服务能力。三要加大科技人才队伍建设。引进一批带动学科和产业发展的创新人才和研究团队,培养一批熟悉市场、具有较好专业基础的产业领军人才,到2020年,**科技人员总量达到2.2万人以上,企业科研人员占全社会科研人员总量的比重提高到50%,培育20个具有自主知识产权和持续创新能力的科技创新团队。重视工程实用人才和技能人才培养,在现代农牧业、文化旅游业等优势特色产业领域开展高技能人才培训,切实扭转我州科技人才不足的局面。鼓励科研人员进行科技成果入股、科技成果收益分成、科技成果折股、股权奖励、股权出售,支持科研人员以技术、专利等作价创办科技型企业或科技服务机构,调动科研人员的积极性。
关键词 高水平应用型大学 机械设计制造及其自动化专业群 专业认证
Abstract In this paper, high-level application-oriented university in Shandong Province is taken as a case, and the major group of mechanical design and manufacture and automation in Shandong University of Science and Technology is taken as an example. From expects of current basic conditions, i.e. specialty and subject foundations, feasibility of implementation plan for specialty group of mechanical design, manufacture and automation is analyzed. Construction plan and management safeguards are put up with, in order to explore and study the implementation program of mechanical design, manufacture and automation for high - level application - oriented university.
Keywords High-level Application-oriented University; specialty group of Mechanical Design and Manufacture and Automation; Professional Certification
0 引言
2016年9月5日,山|省教育厅,山东省财政厅联合下发了《推进高水平应用型大学建设实施方案》。方案从“建设目标、立项条件、推进措施、组织实施”等四个方面进行了精心设计,其中亮点和特色颇多:到2020年,建成60个左右高水平应用型重点专业,进入全国同类专业前10%;推动10所左右高校综合实力排名进入全国应用型本科高校前10%;培育建设40个左右专业,逐步达到高水平应用型重点专业建设标准;对每个立项建设专业拨款经费400万元,每个培育建设专业拨款经费150万元;“十三五”期间,省财政将加大投入力度,加强资金统筹,多渠道筹集20亿元,积极支持高水平应用型大学建设。①高水平应用型大学建设旨在促进高校转型发展、特色发展,提高应用型人才培养质量,增强服务经济社会发展能力。在此背景下,对加强机械设计制造及其自动化专业群建设来说既是一种挑战也是一种契机。
1 机械设计制造及其自动化专业群建设基本条件
合理的专业结构、雄厚的专业基础及较高的学科基础是高水平应用型专业群建设的基本条件。山东科技大学机械设计制造及其自动化专业群是以机械设计制造及其自动化为核心专业,包括机械电子工程、材料成型及控制工程、金属材料工程共4个专业的专业群。专业群中的4个专业均服务于先进装备制造领域,具有相同的机械工程学科基础,其中,机械设计制造及其自动化是先进装备制造领域的重要核心专业,金属材料工程专业、材料成型及控制工程专业为装备产品的设计与制造提供材料知识及成型技术,机械电子工程专业为装备产品的智能化制造提供机电控制技术。4个专业相辅相成,相互补充,为高水平应用型专业群建设打下了坚实了专业结构基础。
1.1 专业基础条件
教师队伍结构优化,专业课程设置合理,是夯实专业基础的先决条件,是保证高水平应用型专业群建设长足发展的主导因素。山科机械设计设计制造及其自动化专业群核心专业专任教师52名,教授19人,具有博士学位的45人,35岁以下教师5人。“双师型”教师比例达到48.1%。教师队伍中多人入选国家百千万人才工程、国家及山东省有突出贡献的中青年专家、“泰山学者”。另外,专业群充分发挥自身优势和特色,全方位多层次地拓宽学生的创新创业渠道,积极寻找创业基地建设的新契机。截止2015年底专业群实践基地总数已发展到74个,校区合作建设基地28个,年均可接纳学生4000名。近年来,机械设计制造及其自动化专业获得山东省特色专业、山东省特色名校建设工程专业,教育部综合改革试点专业,2012年被列入教育部“卓越工程师教育培养计划”,省级教学成果奖6项,省级教学名师1名,省级教学团队2个等荣誉。
1.2 学科基础条件
学科建设是专业发展的基础,专业建设以学科发展为依托。应用型大学的学科基础水平决定着专业建设水平,专业建设水平决定人才培养质量,因此,应用型学科建设是应用型大学建设的一项基本任务,有实力的学科基础充分反应学校的综合实力和核心竞争力。②
一流的学科要求有一流的研究平台。“十二五”期间山东科技大学机械制造及其自动化专业群积极响应国家号召,加速学科基地建设,成功申报山东省机械电子工程、材料加工程、材料学重点学科,山东省矿山机械工程、先进材料与表面改性省重点实验室,山东省矿山辅助运输、采掘机械、金属材料与表面工程技术研究中心,“煤矿复杂条件开采成套装备关键技术”团队入选 “教育部创新团队”,“先进制造技术与装备”团队入选山东省高校科研创新团队,“煤矿机电技术系列课程”教学团队为省级教学团队,“机械基础系列课程”教学团队为省级教学团队。这些支撑平台的建立与建设,为学科发展提供了良好的实验研究环境,为高水平应用型专业建设提供了得天独厚的基础条件。
高校与科技界、经济界的纵横向联合开展的科学研究工作在学科建设与发展中同样起着举足轻重的作用。科学研究是学科建设的前提和坚强动力、学科建设是进行科学研究的基础与重要平台,两者相辅相成,互为基础,相互促进。③近年来,机械制造及其自动化专业群秉承“以服务求支持,以贡献求发展”理念,形成了基础前沿、应用研究和工程化研究一体化设计、全链条协调推进的科研创新模式。专业群教师承担了国家“863”计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金等一大批高水平科研项目。近10年承担国家级项目36项、省部级及重大横向科研项100余项,实到科研经费约2.7亿。2008年获国家科技进步二等奖1项,2011年获国家技术发明二等奖1项,2012年获国家科技进步二等奖1项。近5年来,获省部级科技奖励35项,其中一等奖11项,获国家发明专利109项,实用新型专利200余项,成果转化造效益10.6亿元,发表SCI收录论文40余篇、EI/ISTP收录论文200余篇。出版学术专著6部。
2 机械设计制造及其自动化专业群建设推进措施
通过专业群建设旨在以本专业群建设为着力点,突出强化各专业特色,促进应用型创新人才培养与制造产业优化升级、经济转型发展紧密对接,推动专业群各专业向高水平应用方向发展。
2.1 构建高素质应用型创新人才培养模式
探索校企深度协同育人机制,构建校企合作育人基地;优化课程体系,突出实践教学;整合教学资源,开发专业特色课程和在线开放课程;实行学分制和弹性学制,加强创新创业教育。构建集校内专业知识积累教学、校外企业工程实践能力提升教学、全时空网络开放教学于一体的,立体化、网络化的高素质应用型创新人才培养模式。
(1)基于社会需求和工程教育专业认证,探索、完善校企深度协同育人机制,积极推进校企、校地、校所、校校深度合作,建立产教融合、协同育人的人才培养模式,实现专业链与产业链、课程内容与职业标准和专业认证标准、教学与生产过程对接。优化调整专业群的培养方案及教学过程。优化课程体系,突出实践教学,提高实践课比重,各专业实践教学学分比例占总学分比例不低于30%。
(2)建设校企合作育人基地,构建高水平实践教学基地与平台,提升学生工程实践能力。改革专业群中各专业的实践教学体系,使之与产教融合、协同育人的人才培养模式相适应,进一步加强实验实践环节,提高学生实践动手能力,积极与厂矿企业合作,建设高水平合作育人基地。
(3)加强专业群课程和教材建设,着力开发专业特色课程和在线开放课程,满足学生多样化自主学习需求。充分利用互联网技术,提高学生利用各种渠道进行自主学习的能力,本着开放性、共享性、可扩展性、先进性、经济性和高可靠性原则,整合各专业优质教学资源,开发课程网络教学平台。
(4)改革教育模式,实行学分制,允许学生休学创业。加强创新创业教育,将创新创业教育融入人才培养全过程。为学生配置创新创业指导教师,探索大学生创新能力培养机制,鼓励学生参加各类科技创新活动,培养高水平科技创新人才和团队。
2.2 加强师资队伍建设,构建具有高水平实践教学能力的师资队伍
培养与引进相结合,建设一支适应高素质应用型创新人才培养需要,以高水平专业带头人和优秀中青年骨干教师为主,师德高尚、教育理念新、教学科研水平高、创新能力、实践能力强的师资队伍。
(1)加强师资队伍建设,提高“双师型”教师比例和兼职教师比例。
(2)调整教师结构,积极聘请行业优秀人才充实教师队伍。
(3)提高校内各专业教师实践教学能力。
(4)建设高水平专业群整体师资队伍。加强高水平人才引进和培养工作。
2.3 积极推动科技成果转化,产出高水平应用技术成果
将专业群的发展与科研方向融入以企业为主体的行业技术创新体系,推动科研成果产业化,加强科研反哺教学,积极与企业联合,申报省级以上高水平应用技术成果奖励。
(1)依托专业群内各专业科研优势和人才资源优势,加强校企深度合作。积极将专业群内各专业的发展及研究方向融入以企业为主体的区域、行业技术创新体系,以解决战略性新兴制造产业关键技术、社会发展重大(重点)问题为导向。通过联合、共建等多种方式,拓展专业群服务社会的领域和范围,广泛开展应用技术研究和科技服务,扩大成果转化的力度和经济社会效益,不断完善政策,支持并鼓励教师和企业联合开发新产品、新技术。
(2)设立专门机构和专职岗位,结合学校科技成果转化和知识产权运营机制,加快各专业知识产权成果的转移、转化,及时将科技研发成果转化为经济社会效益和专业课程教学资源。
(3)专业群内各建设专业积极与机械制造、矿山装备、海洋工程装备、钢铁等行业企业联合,力争获得高水平科技成果。
3 机械设计制造及其自动化专业群建设管理保障措施
3.1 建立管理组织机构
加强组织领导,完善专业建设负责人管理制度。成立高水平应用型专业群建设领导小组,科学规划,编报专业群建设方案,加强对专业群建设的领导和指导,加强专业管理队伍建设,有效协调专业群建设中的相关问题,保证组织落实、政策落实、措施落实、经费落实。同时,成立专业群建设发展规划委员会,制定专业群内各专业发展规划的具体方案和措施,把发展规划、行动计划以及年度计划紧密结合起来,远近结合,形成合力,使发展规划确定的目标、任务和各项措施切实得到贯彻落实。
3.2 创新管理机制
按照责权利相统一的原则,扩大学院在人、财、物等方面的自主管理权,建立体制机制、教学团队、课程体系、教学平台、应用技术研发和成果转化一体化协同发展的应用型人才培养新机制。建立健全专业群建设岗位责任制度和竞争激励机制,以制度促建设,对专业群建设实行制度化和规范化管理。探索实行合约管理模式,依据专业建设目标,细化建设任务指标。
3.3 实施过程监控与年度考核相结合
依据建设目标和建设任务建立考核体系,对专业群建设实施全过程的检查、监督、调控机制,定期调度,保证专业群建设的质量和进度。定期在全校范围内公布项目进展情况,每年依据建设任务进行阶段性考核、中期考核和年度考核,建立完善的专业群建设项目管理考评机制,完善绩效考核制度,提高教师投入综合教学改革的积极性。通过过程监控与年度考核相结合,确保各项专业群建设指标的落实与完成。
3.4 认真执行建设经费专款专用
制定《高水平应用型专业建设管理办法》、《高水平应用型专业建设项目资金管理办法》等相关文件和资金管理制度,严格建设资金管理,认真执行项目建设经费专款专用。学校将在人才政策、教育研究、科学研究、条件建设、资金配备、后勤保障等方面给予大力支持,并积极争取国家有关部委、地方政府和相关企事业单位的投入和政策支持,多渠道筹措资金,确保各项建设目标顺利实施。
4 结束语
高水平应用型大学建设对促进高校转型发展、特色发展,推荐高等教育综合改革,提高应用型人才培养质量,增强服务经济社会发展能力起着重要推进作用。综上所述,机械制造及其自动化专业群建设必须以重点专业为核心,以科研为支撑,以双师型教师队伍建设为中心,以实践教学为平台,走产学研发展之路,促进专业群建设,发挥学科群、专业群的综合优势,提升学校办学竞争力。
注释
① 山东省教育厅.关于印发推进高水平应用型大学建设实施方案的通知[Z].2016-09-05.
(重庆市天府矿业有限责任公司三汇一矿,中国 重庆 401535)
【摘要】矿井测量是一项技术性的工作,主要体现在实际的操作中。它参与到一开始的矿井建设和后期的生产中,能有效保证煤矿生产的安全性,是一个必须要有的基础性工作。本文认为在煤矿生产中进行专业的测量是十分有必要的,占据着重要的作用,比如帮助井下的巷道工作确定前进的方向;并重点讨论了测量在未来的发展状态,提出了自己的见解。
关键词 矿山测量;煤矿生产;发展趋势
我国地质矿产资源十分丰富,在世界上都是占据首位的。特别是改革开放以来,经济快速发展,能源的消耗不断上涨,采矿事业受到更多的关注。从长期的生产实践中看出,矿井测量工作能够保证煤矿生产建设更安全地发展。如果在测量中没有精确测量计算,留下了一些安全隐患问题,可能会造成严重的事故问题,直接影响到生产的进程。因此,做好矿井测量,深入进行研究为未来的开矿事业做准备是很有意义的。
1 矿山测量是采矿工作的前提
矿井测量工作,先是勘探矿井建设的生产环境,看这里适不适合进行生产,在生产中会有哪些潜在的安全隐患,需要什么样的建设来预防;在生产过程中,还要不断了解地质变化,估计开采矿藏中会造成那些地质影响,是直接为煤矿生产建设服务的规划预防工作。
因为矿井地质工作的地质条件是十分复杂的,存在着很多安全问题,所以进行精细地测量研究工作是十分有必要的。从工作目的来看,测量工作就是打一场有准备的硬仗,即计算好每一步,保证每一步的安全可靠,是进行生产的基础工作。
2 在保障生产安全进行中有着关键作用
2.1 减少在面对复杂的地质情况下的不安全因素
从煤矿生产的本身特点来说,这是在井下进行的生产,在这个特殊的环境会有许多因素容易造成危险,直接影响到工作人员的生命安全。比如,有些矿区正处在地质灾害的出现频繁的地区,相对的地质条件是十分复杂的,人们还不是很了解这里的工作环境,存在着许多未知的事情。这样,在对煤炭进行回采等具体操作时都可能产生事故问题,这是整个开矿项目需要尽量避免的。因此,在开采之前就要进行精确地测量,了解清楚矿山以及附近的地质面貌,排除那些不安全的条件,做好预防措施,最终实现煤矿安全工作。又因为在实际的采矿工作中还会对附近的地质地貌造成影响和破坏,稍微的地质改变就会造成连带的地质变动,更是可能引发地质灾害[1],这就需要测量人员全面分析现场,进行地质分析,调整好施工方案。
2.2 能尽可能保护到煤柱
采矿工作就是对岩体下的煤矿进行挖掘,是开掘出一个一个矿井进行开采的,这样的直接作用会对地下的岩体的地质造成破坏,如果开采的过多,会形成一种空洞,这样就改变了原本的地层厚度,相应的地底承受力也发生了改变,这样的情况下,井体内部有的岩体会出现部分塌陷的情况。特别是在开采的进程中,不同层面的煤矿厚度会担负着不同的地表压力,如果移走煤矿的时候没有做好防范措施,可能会破坏相临近的煤柱。因此,测量人员要不断研究岩层的变化情况,察觉受力变化,进行精确的计算,制定出基本的变化规律,合理进行采矿安排。正如对于临近的煤柱要精确到大小的设计和距离的远近安排,这样采矿的过程中,不会影响整体的煤层地质,在可操作的范围内进行,最终提高煤炭的整体产量。
2.3 在指定开采巷道的作用
井下的煤矿的具置是需要测量数据来显示出来的,如果没有做好准备,数据的记录不够准确,那么工人因为找不到具体的巷道方向,会增加很多盲目的工作。在因此,测量工作能有效帮助缩短工期,减少不需要的工作,这样在选择的时候采取最优方案,做好通风措施等等,有效确保生产的安全。特别是工作时的通风安排,必须保证有害气体的控制,要及时排除,以免发生中毒或者是窒息之类的事故问题,这是进行安全生产的基本要求。经过精确测量后定下的巷道通道可以排除一些不必要的安全隐患,避免因为挖掘半途需要改变通道,有效地节省了人力和物力,缩短了施工的时间,更好完成预期的计划。同时,他可以帮助确定巷道开口的具置,计算出实际可以进行的贯通道路,尽可能消除事故发生的可能性,实现安全可靠的生产。
2.4 有效地预防自然力的影响
煤矿的生产是处在一定的自然环境中的,这样一部分的自然灾害可能会影响开采的进程,就比如在矿井的开采中可能会碰到含水的地层,如果正好经过这一地区,就会对施工的进程产生影响。最常见的就是滴水的形态出现,这会增加矿井内的湿度,影响光照的亮度等等,给施工造成更多的麻烦;又或者是地下水突然性地涌进了施工地,就可能会淹没井区,这就会威胁工人生命安全了,影响更恶劣。因此,矿井周围的自然力也要考虑到,特别是防治水问题,是比较常见的麻烦,必须进行重点预防。这在实际的操作中,是可以通过水文观测来进行测量预测的,也就是全面收集调查附近的地质情况,分析具体的地下含水层的分布地带,及时做好隔离准备。还有那些附近的地面湖泊、河流等等,要具体弄清楚他们占据的地理位置,计算清楚会不会和矿区开采产生连接关系,做好预防处理。
除了水流动问题产生的影响,生态环境的平衡如果被打破,也可能会引发地质灾害的发生。特别是“三下”压煤容易造成煤炭储量的损失[2],减少经济效益;如果应为地质灾害的发生,当地居民的居住生活也会很不方便。
3 未来的发展趋势
3.1 测量仪器的开发
在未来,我国的矿山测量要尽力优化仪器设备方面,不断增加各方面的功能,特别是为了方便使用,尽力缩小机器的体积。在信息时代的要求下,要实现数字化操作,简化操作的步骤,也就是进行自动化的管理方向,很多具体的测量都可以远程控制,这样一面降低了工作的难度,一面减少人工操作的误差,实现精确的测量。通过科学技术的推动,未来的很多仪器都要走智能化的道路,也就是自行分析数据反映给测量队,及时纠正施工过程中的错误。就比如,自带操作系统等等,有很大的实用价值。不过,因为技术成本的问题,目前那些先进的测绘仪器在费用上是不便宜的,很多测量部门缺少足够的资金后盾,也就没办法批量进购了。
3.2 重视测量技术的开发
我们知道,测量本身的技术是非常高的,统计的成果需要有精确的数据,任何细微的偏差会直接影响到煤矿的安全系数,所以,在未来要不断提高这方面的技术。这就要在不断完善技术理论的基础上,不断进行技术研发,突破以前的技术弊端。但是,这也不是说就要完全抛弃旧的测量方法,应该站在前人的基础上,总结吸收他们的经验,寻找和新技术的融合点。这也是有效促进测量技术发展的推动力,更保证了技术的实用性,方便正真能够操作,避免脱离实际的理想化改革。当然,每个地区的地质情况是不相同的,他们有着各自不同的施工要求,也就是测量的时候要和当地的地质面貌相结合,总结出最合理的实施方案。
4 结束语
总的来说,采矿工作的测量工作是十分重要的,也是安全生产的重要前提保证,在施工的各个环节中都担负着不可忽视的指导作用。因此,也要对测量工作做好对应的管理,为煤矿生产提供安全有效的方案,保证工作的持续进行,保护施工人员的生命安全。在未来,政府和矿产单位要把握机会,努力发展我国的地质测量技术,为我国经济与建设打下坚实的基础[3]。
参考文献
[1]张国良,朱家钰,顾和和.矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2000.
关键词:深部开采;保护煤柱;设计
0 引言
保护煤柱是指专门留在井下不予采出的、为了保护其上方岩层内部和地表的保护对象不受开采影响的那部分煤柱。目前深部开采保护煤柱的设计主要有几个难点,比如控制地压,保障通风排水要求,降低矿石、物料等提升成本等。设计者必须切实考虑地表移动变形规律,在煤层上圈定保护煤柱的边界,避开该边界进行开采。因此,为了保护结构物免受地下开采影响和尽量减少煤炭资源损失,就要设置合理可靠的保护煤柱。
1 目前深度开采的技术难点
1.1 维持结构稳定性
随着浅部煤炭资源的逐渐减少甚至枯竭,地下开采的深度越来越大,煤炭开采不得不向着深度开采方向发展,煤炭深部开采的界限一般指700-1 000m。目前国内外许多煤矿都相继进入深部资源开采状态,随着煤炭需求量的增加和开采强度的不断加大,建筑物深部压煤开采问题将越来越突出,但是煤矿进入一定的开采深度,由于埋深增加,仅就煤岩周边垂直应力说来,面临着高地应力、高地温、高渗透压等问题,局部煤岩体介质达到塑性屈服限,变形随时间增加或遇外界扰动因素作用可能出现缓慢变形破坏趋态和大失稳的综合。所以在开采的过程中可能会出现巷道变形剧烈、矿压剧烈、瓦斯高度聚积、突水事故几率增大等灾害事故。为避免二次支护和巷道维修,深部巷道应采用高预应力、强力锚杆组合支护,同时要求支护系统有足够的延伸量与冲击韧性,应尽量一次支护就能有效控制围岩变形与破坏。随着煤柱宽度的增加,煤柱内塑性区的范围逐渐减小,当煤柱宽度超过20 m后,煤柱宽度对下区段顺槽围岩变形的影响为下区段顺槽掘进及工作而回采期间,各项指标值基本不再有大的变化。
1.2 保障通风排水条件
随着矿井开采强度的不断增大,井下局扇功率越来越大,局扇对整个矿井通风状态的影响不能忽视,这要求仿真系统能够模拟在井下任意巷道安设风机、拆除风机、调机叶片角度等功能。矿井局扇不得停风,值班矿领导及通风技术员应做好矿井通风、瓦斯检查、排水、防火、防盗等管理工作,井下通风排水人员入井时,由地面入井检身值班人员负责检身登记后同意方能入井,各井口必须派专人进行24小时值班看守,防止无关人员进入。煤矿开采会造成地表沉降,为了防治和减轻这一问题,一般采用充填开采、部分开采和离层带注浆等措施减少井下采空体积,为了防止断层导水通道在高压奥灰水的冲刷下,进一步增大,导致矿井发生水害灾变,同时为了防止断层导水通道在高压奥灰水的作用下对即将掘进的工作面造成突水,应围绕煤层区段巷道保护煤柱、工作面骑跨采下部巷道合理位置及支护方式进行断层带上、下盘防水煤柱宽度计算。还应该采用矿井通风模拟软件组合,帮助地下矿井设计,改进和优化其通风系统,借助先进的技术手段,解决国内矿山行业通风系统调整方案预模拟,合理性分析及方案优选、火灾模拟、污染物扩散模拟、通风系统经济性分析等方面,辅助企业进行通风系统管理及中长期规划。
2 如何合理设计保护煤柱
2.1 建立精确的数学模型
为了提高保护煤柱设计的效率和精度,必须事先建立起精确的数学模型,包括移动角的选取,维护带的设计,受护边界以及松散层保护边界的确定都要经过详细的计算和校正。过去保护煤柱的设计主要靠手工计算和手工作图,效率低、精度差,对地质和采矿方而的因素考虑也不够全而,不能提供高质量的图纸。随着深度增加,岩爆、冲击地压、瓦斯爆炸等突变呈非线性增长,冲击矿压发生的频率、强度和规模会随之上升,瓦斯含量和瓦斯压力增加,如果没有充分考虑实际情况而仓促确定开采方案,极易出现重大安全事故。保护煤柱的移动角指的是在充分采动或接近充分采动条件下,主断层面上临界变形值的点和开采边界的连线与水平线在煤柱一侧所夹的角,倾角较大时,较容易达到安全开采深度。同一矿区,基岩移动角是个定值,同一开采深度,基岩移动角越小,其备用尺寸宽度越大,二者呈指数关系。因此,在模型的建立过程中,不能把移动角作为定值,不同深度的生产矿井留设保护煤柱的备用尺寸差别很大,如果采用现有的一个恒定的浅部移动角值来确定保护煤柱的范围,留下的煤柱过多,可能使煤柱尺寸偏大而浪费资源,会影响以后都地下工作和开采工作,不符合深部开采地表移动和变形规律。考虑沿走向方向煤柱的各种变化特征,设计模型煤层底板厚度和煤层顶板厚度,考虑边界效应及满足推进过程中矿压稳定距离的要求,采用软化模型,用预计法来留设保护煤柱,根据保护建筑物的实际抗变形能力确定允许变形值,预算建筑物所处位置的变形值,从而确定保护煤柱的移动角。建立三维巷道模型,通过导入AutoCAD、Surpac等软件的数据文件或巷道三维节点坐标数据文件生成,建立通风立体图,实现三维模型数据的真三维可视化。
2.2 结合实际情况综合考虑设计方案
深部煤炭资源开采量及开采程度取决于实际技术水平和矿工作业安全能力,深度开采的前提是要保障作业安全、经济合理性、机械化程度,所以应结合实际情况,通过科技攻关、提高人员素质等措施,综合设计施工方案。科学的巷道位置和一定宽度的保护煤柱是保证巷道稳定性的基础和前提,由于上覆岩层压力、巷道上方破碎岩体自重压力,或其它地应力引起的垂直应力会产生巷道顶板下沉、底膨、上帮或下帮变形等情况。因此,应沿空巷道在不同阶段的应力和变形特征确定不同条件下窄煤柱的合理宽度,防止在侧压力的作用下,支护拱顶起尖,锚喷巷道则出现拱顶岩石被挤碎成尖,两帮挤进。要严密监测地下水位,设置防水煤柱,减轻地下水的下降速率,从而减轻地面沉降速率,采用科学的建筑地基回填技术,在设计建筑场地标高时应预留一定高度增强建筑场地的防洪能力,抵抗不均匀沉降,增强整体刚度和强度等,减轻矿坑疏干排水引起的地面沉降。注浆工程竣工后,开挖施工井底煤仓绕道,对整个注浆段剩余涌水量的实测统计,改善受注地层的水文地质和工程地质条件,避免淹井,保证巷道施工质量。同时监管部门要对材料的采购、验收、账目核算进行检查,确保施工材料全面符合工程建设的要求,保证施工质量管理的环境,营造文明施工和安全生产的环境,保证施工承包单位的质量管理体系和质量控制自检系统处于良好的状态, 避免因设计方案考虑不周或施工工艺落后而造成施工进度的推迟。
3 结语
保护煤柱的尺寸宽度与基岩的移动角呈指数函数关系,而移动角的影响因素和矿区的地质采矿条件有关。因此,为了保护建筑物,又能获得更多的煤炭资源,提高矿山的资源回收率,延长矿井的服务年限,应根据岩层与地表移动规律和采矿条件,建立预选函数和数学模型,算出岩层和地表的移动、变形,然后根据实际情况对模型做出校正和修改,最后确定实施方案。
参考文献:
[1]陈俊杰,邹友峰.深部开采条件下保护煤柱备用尺寸的确定方法[J].煤炭工程.?2005(07).