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1 背景研究
随着我国网络信息技术和数字技术的快速发展,计算机多媒体与虚拟现实技术的普及,越来越多的大学顺应时代的发展开设了数字媒体艺术或数字媒体技术专业。2001年,中国传媒大学招收了首届数字媒体艺术专业(数字影视制作相关的方向)学生,并提出“以CG技术与艺术为核心,以宽带互联网络为基础,深入数字高清应用领域,进行以数字电影、数字电视、网络多媒体艺术为主的数字艺术的探索与实践”的专业定位,积极在数字媒体艺术这一领域进行理论和实践探索,这标志着数字媒体艺术专业人才培养体系在高等教育领域的真正开始。发展到现在中国传媒大学终于形成了一种跨学科、跨媒体、科学与艺术与人文相融合综合培养体系。
2 “技术-艺术”培养体系内涵
2.1 “技术-艺术”思维
“技术-艺术”思维是“技术-艺术”人才培养体系的核心,它解决的是人才培养中的思维理念问题。该概念在《技术-艺术思维》一书中有详细的论述。从思维结构层面来说,“技术-艺术”思维一种将技术思维和艺术思维融为一体的复合型思维。对“技术-艺术”的理解有三个层次:第一,用技术做艺术。第二,用“技术-艺术”作为手段完成“艺术-设计-语言”三个方面的具体任务。第三,“技术-艺术”作为一种独立的思维方式,面向一切事物。利用技术-艺术合力想问题、做事情,探索事物结构,是一种新的思维方式和工作方式。“技术-艺术”思维,为我们更有信心和能力进军人类思维研究的更高境界,增添了新的角度和力量。
2.2 “技术-艺术”培养体系
2.2.1 “技术-艺术”培养体系的内涵
数字媒体艺术专业“技术-艺术”人才培养体系是一种将美术类专业培养手段与相关工学培养理念相结合的人才培养模式,是从我们数字媒体艺术、动画、教育技术学等专业的教育教学实践中总结出来的一种人才培养方法。这种方法要求数字媒体艺术专业的学生具备“科学精神武装头脑、工科知识奠定基础、艺术能力赋予创意、设计能力服务社会”的复合型创造能力。在对国家的“文化事业、文化产业”服务方面,他们应该既是艺术创意设计家,又是能够解决相关技术问题的艺术造型工程师。
2.2.2 “技术-艺术”培养体系的构成
(1)课程体系设计
在数字媒体艺术专业“技术-艺术”培养体系中,课程体系是对其最直接的体现,课程体系设计是在培养目标定位的基础上,设定学生在大学四年中课程结构,根据我们“技术-艺术”相统一,我们把课程分为基础课、专业主干课、专业方向课、选修课四类,在这四个类型中,所有课程都按照课程类型被划分到艺术类、技术类、“技术-艺术”类三种类型中。
(2)知识结构设计
知识结构设计是“技术-艺术”培养体系内在构成,他直接告诉了我们要培养什么养的人才,该人才具有什么能力。按照我们培养“科学精神武装头脑、工科知识奠定基础、艺术能力赋予创意、设计能力服务社会”的复合型人才这一目标,我们的知识结构中包括理论课、艺术类型课程、技术类型课程、“技术-艺术”类型课程、实践类型课程五个层次。
(3)师资结构建设
师资结构建设是“技术-艺术”培养体系的支撑,是专业发展和教学工作的核心。师资队伍的机构对专业的培养体系的实现和教学质量的提高有直接影响。
(4)实验室建设
实验室建设是“技术-艺术”培养体系的运行的有力保障。在“技术-艺术”培养体系中有很多教学任务的完成需要实验室的支持。对于实验室建设包括硬件和软件两方面,硬件指的是实验室的基础建设,比如实验设备、仪器、实验场所等,软件指的是学生进行“技术-艺术”创造所需要的技术支持,一般情况下学生所学的技术应该处于该技术前沿领域。
(5)实践教学体系
实践教学体系的建立,是“技术-艺术”培养体系最终实践成果的体现。这里的实践教学体系包括“技术-艺术”作品教学,学校和企业相结合的教学实践模式,以比赛、项目研究、学生素质拓展等为平台的综合实践。系统开展和研究学生就业教育,使学生真正成为“有素质、有作品的人才”。
2.3 “技术-艺术”培养体系的特点
首先,“技术-艺术”培养体系是针对数字媒体艺术专业自身特点提出来的,具有很强的针对性。数字媒体艺术专业最大的特点就学科的综合性,它是美术学、艺术学、工学、传播学、心理学等交叉而成的一门专业,其中既有感性思维为主的美术学等艺术类课程,又有以理性思维为主的工学的技术类课程,而以“技术-艺术”思维为主的这种培养体系就是针对这种交叉学科特点而设的,
其次,“技术-艺术”培养体系强调以作品教学为驱动,来提高学生创作的积极性,艺术表达能力,技术运用能力等,具有很强的实践教学特点。我们知道实践教学是巩固艺术理论、提高技术应用和加深对技术-艺术认识的有效途径,是培养具有创新意识的高素质数字媒体专业人才的重要环节,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。这种强调作品的教学特点主要体现在对资源的混合上,这种混合体现在教师类型的混合、理论教学和实践教学的混合、教室与实验室的混合等方面。要求淡化理论教学与实践教学、专业教师与实践指导教师、教室与实验室的界限,打破原来按学科设置教室、实验室的传统布局,对实践教学设施进行重新整合,形成以作品教学为契机的体系改革。
第三,“技术-艺术”培养体系具有强调主体性特点。这里的主体包括两层含义,一是教师主体,教师是教学的主导,是教学体系的主要实践者,教师的主体主要体现在教师对“技术-艺术”思维的了解和践行,体现在教师对课堂的组织、安排、对新技术的学习、对艺术现象的评价、对学生“技术-艺术”创作的指导等。二是学生主体。学生在“技术-艺术”培养体系中培养目标的完成是教师教学的最终体现,在学习和训练的基础上,发挥学生自己的主观能动性,形成自身的艺术风格,技术特点,创作类型才是我们最终的目的。
3 结束语
数字媒体艺术专业是一个顺应时展而生的新专业,也是一个综合性极强的专业,对该专业人才的培养我们应该在分析专业特点基础上,根据我们的培养目标,社会对人才的需求状况等综合考虑,最后制定一套可行的培养方法.“技术-艺术”人才培养体系是一套还在不断完善的教育教学理论,随着时代的发展,技术的变化,它也会不断更新其内容,以适应不同的情况。
参考文献
关键词:新媒体艺术设计;信息传播;传播媒体数字技术
一、新媒体艺术设计的兴起
科学的每一次进步,都会对艺术设计领域的变革产生巨大的影响,同时也成为艺术形式繁荣的发展动力。在整个艺术的发展历程中我们可以看到,医学和人体解剖学的研究,为素描、雕塑提供了重要的创作理论参考;几何与透视学的发展,为绘画提供了符合人体视觉原理的透视理论;颜料化学的进步,为油画家提供了明亮而富有层次的颜色表现空间;光学原理研究的进一步发展,使印象派画家遵循光学的原理,分析和组织物象的各种关系,同时光学应用的研究还促成了摄影技术的诞生,从而对艺术创作产生了深刻的影响,这一切都体现着科技对于艺术的重要推动作用。
进入20世纪以来,科技对艺术的影响变得更加强烈和迅猛,数字技术的发展为艺术创造了更广阔的表现空间,上世纪80年代初,计算机图形艺术设计成为现代尖端的视觉表现手段和形式,快速迅猛地出现在电视、电影、平面艺术设计、工业设计、展示艺术设计和建筑环境艺术设计等大众传播媒介和视觉艺术设计领域之中。计算机图形学的出现,被称为第三次图像革命,其意义甚至大于从无声到有声、从黑白到彩色的前两次图像革命…。从上世纪90年代至今,“数字艺术设计”以一种全新的方式出现在艺术设计领域,它融合了“艺术学”和“计算机科学与技术”两个性质完全不同的学科。数字媒体艺术是基于数字科技的快速发展而产生的一种新生的艺术形式,关于新媒体艺术的特点新媒体艺术先驱罗伊·阿斯科特(RoyAscot)说:“新媒体艺术最鲜明的特质为连接性与互动性。”从国际学术界和教育界对数字化“设计”的诸多称谓及科学内容的设定来看,数字媒体艺术主要涉及到视觉艺术、人机界面、信息传播、多媒体、数字网络、动画、广告、游戏、虚拟环境,虚拟产品设计等,其主要范畴都在2l世纪数字化“设计”的“数字媒介”囊括之中,由此就可以比较明确新媒体艺术设计的基本内涵和范畴。
进入2l世纪,全球范围内以新媒体、数字影像、CG特效、网络技术为代表的数字内容创作行业已经成为当代知识经济产业的核心产业,在美国、日本其产值超过了传统的汽车工业,而韩国更是将游戏为代表的数字内容产业作为立国之本,并已成为韩国经济成长的新动力。目前全球数字内容还在不断地向更深更广的领域扩展,而这个产业也必将成为中国最具发展前途的产业之一。在未来的几年,数字媒体创作人才将是市场需求的热点。有关专家预测,我国将需要20万工业设计师和l5万动画设计师。面对如此巨大的市场环境和人才需求,国内数字艺术设计却是刚刚开始兴起,还未建立完善的新媒体艺术理论体系和人才培养体系,导致了设计产业所真正需要的核心职业设计人才匮乏和新媒体艺术设计在发展过程中诸多问题的产生。
二、数字媒体艺术设计是对传统的艺术设计的伸展和丰富
新的传播形式和传播媒介的出现,使得视觉传达艺术设计所涉及的内容得到极大的丰富和拓展。网络、数字电视、互动媒体、交互游戏、虚拟空间等都成为信息传播的形式和主要介质,传统的视觉传达设计范畴受到突破性的冲击,数字载体的发展极大地延伸了视觉传达的设计形式和内容,在当代数字艺术设计的快速发展情况下,数字媒体艺术的设计理论和美学理论就显得非常薄弱。
新媒体艺术设计理论和美学范畴继承了部分传统的视觉传达设计的理论体系。传统的视觉传达设计的理论体系依然可以作为数字媒体艺术设计的理论基础,在艺术理论基础上有几个方面是共同的:1.首先都要满足功能性的最基本的要求。2.美学的审美理论基础是相同的。3.设计的理论法则、平面视觉创意法则等是近似的.设计和表现的内容是基本共通的。在数字媒体设计过程中满足功能、审美需求,符合美学、设计法则,运用数字媒介所特有的声、光、电以及人机互动的特点来更有效地达到传播信息的目的,可以认为新媒体艺术设计的内涵和特征是视觉传达艺术设计的进一步丰富。
当然新媒体艺术设计是时代的产物,它具有时代的先进性,它的表现形式更丰富,信息量更大,更具备科学性、时代性,因此在新媒体设计中还需要创新的传统设计理论体系,必须根据其信息传播的形式、媒介以及传播的复合性、学科的综合性、技术的数字化等特征来完善提高这一新兴学科。
关键词:多媒体技术;升降机;PLC
中图分类号:G434
随着计算机技术的飞速发展,多媒体技术的应用遍及国民经济与社会生活的各个角落,针对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。这种变革的深刻影响将会改变教学模式、教学内容、教学手段、教学方法,最终导致整个教育思想、教学理论甚至教育体制的根本改革。
1 自动升降机原理课程的特点
自动升降机原理课程是数控专业的核心课程,与其他课程的相关程度较大,而自动升降机作为大型机电一体化产品涉及的复杂技术专业性强,系统自身结构庞大而又分散,在使用过程中,结构封闭,从外部很难了解整个升降机的结构和工作原理。因此,在教学中采用多媒体技术展示自动升降机内部结构的设计过程,以及总体模型和控制系统的实现原理是非常必要的。
自动升降机因反映的内容和方式不同可以将其模型分成两类:一类是静态模型,用以描绘自动升降机结构组成的,将系统结构进行抽象,反映各部分之间的关系;另外一类是动态模型,即动态的模拟过程,采用发光二极管等模拟显示元件描述自动升降机的启动、加速、稳速运行、减速制动、平层停靠等过程。教学过程中通过以上两种模型使学生对升降机的结构组成和工作原理有了较为形象的认知过程。
2 多媒体技术在自动升降机原理教学的应用的必要性
运用多媒体技术的自动升降机原理的教学,是以自动升降机的相关理论知识、系统结构、工作原理和控制方法为授课对象,采用现代多媒体技术,通过系统的、科学方法,遵循教学目标和授课对象的特点,完成课程内容与媒体方式的有机结合,形成优化的教学系统结构。根据实验教学目标设计的、展现特定的实验内容的教学媒体,是按照呈现信息、具体实验操作、得出实验结果的教学思路来完成教学任务的。呈现信息主要是呈现实验内容的教学信息,对学生进行感知。具体实验操作主要是是对实验内容进行实验操作和演示说明,加强学生对实验教学内容理解和在虚拟实验环境下培养学生动手能力。得出实验结果是对所作实验内容归纳与总结,以便让学生对所作的实验内容从感性上升为理性认识。
在自动升降机原理教学过程中,输入波形、自动控制原理实验电路和输出波形之间的关系采用传统的黑板教学方式很难阐述清楚,学生很难理解,久而久之学生失去学习兴趣;在实验环节中,教师通过演示教学,引导学生在自己动手操作时根据输入信号和变化点找出输出信号的对应点以及信号频率、幅值变化的物理意义和影响因素,将先前所学的抽象概念更好地理解,做到理论与时间在具体操作中难以紧密结合,根据课程的自身特点,采用多媒体技术教学可真正做到化腐朽为神奇,比如:在电路的特点、信号的物理性质很多同学都是通过死记硬背的方式学习,机械地记忆,并没有消化吸收,但是,如果进行高度概括将电路图用实物部件取代,电路信号转变为声音或可随输入信号变化的动态波形。一方面以一种简易的方式展现了众多理论知识的,缩短了理解时间;另一方面增强了演示教学的感染力,吸引学生的注意力,调动了学习的积极性,同时,激发学生探索知识的热情和深入的钻研精神。随着计算机技术的发展,教学中采用的多媒体应用软件很多,如:PPT、Director、3DS Max、ToolBook等为实现多媒体演示教学提供了有效途径。
3 多媒体技术在自动升降机原理教学中的应用
多媒体技术在教学中的应用可以分成两部分,一部分是利用多媒体技术展示教学;一部分是利用软件的演示教学。
3.1 利用多媒体技术的展示教学。在教学当中利用PPT展示教学是最为常见的,可以将各种媒体文件如:文字、图片、动画、音频、视频等格式。教学中所用素材可以通过专业软件自行设计,也可以从网上搜索下载,比如从某部影视作品中截取一段来展现课程的中心思想或书本中的所学理论在实际中的运用,然后利用PPT多媒体制作工具将文本的输入、编辑、排版和修饰能力将文字、生效和动画效果编排成一个整体。不仅提供了大量生动、形象、直观的信息,还能够生动地展现事物的动态的发展过程。对学生来学更容易理解和接受。
3.2 实验环节利用多媒体技术的模拟设计。在教师利用多媒体进行详细、逼真的课件讲解之后,帮助学生将理论与实践密切结合在一起,首先利用Visio软件对升降机的结构进行设计,如下图1所示:
画出以上系统结构图之后就可以利用PLC进行设计,设计过程中力求做到以下几点:(1)呼叫信号控制。在高层建筑施工中,若施工楼体层数多,以楼体30层为例,主体高度近百米。如果采用传统方式对上下呼叫按钮独立布线,则信号线就需要60根,而采用二进制数字编码技术,即26=64,则只需要6根信号线,再加上两根电源线就可以满足要求,信号线的减少,大大降低了成本。另外由于楼体每层的高度基本相同,将信号线可制作成标准长度,呼叫按钮可拆卸,随着施工楼体的变化,只需增减或减少标准信号线的段数就可以了,组装、拆卸也比较方便。呼叫信号控制器采用MCS-51单片机组成的控制系统,控制器将为所有呼层信号经过信号处理后通过无线通信的方式将呼层信号传送到吊笼主控制系统。(2)自动选层及平层。由于施工升降机为齿轮、齿条传动,运行位置十分准确,在施工升降机吊笼内传动机构蜗杆轴端部同轴安装一个旋转编码器,随着轴的转动,旋转编码器提供一组与楼层高度成正比的脉冲数,通过对脉冲的计数,可以准确地反映出吊笼的运行位置,系统从而能够进行可靠的平层控制。(3)系统存储器。施工过程中随着工程的进行对应的层高和楼高脉冲计数不同,系统选用现场对方便的EEPROM作为系统的RAM和ROM,因此,可将程序和数据存储在一个存储器中。新工程开始时,设定初始值,随着施工进行楼高也在不断升高,需要将施工最高层数不断修正并存储防止丢失。(4)Watchdog看门狗电路。看门狗电路从硬件的角度保证系统在施工现场环境恶劣,对系统的干扰因素多的情况下能够的正常运行。(5)LED显示。系统设计8位LED显示器,分别显示吊笼的重量(前四位),呼叫楼层(中间两位)和吊笼实际位置(后两位)。学生在分块设计过程中发现问题及时改进,利用专业所学有针对性地应用于实际,激发学生的学习热情,培养了自主学习的积极性,为以后的学习和工作奠定了丰厚的基础。
4 结束语
利用多媒体技术的自动升降机原理教学过程中,能够在课堂中将自动升降机的结构和功能真实地展现出来,呈现效果直观富含信息量大。在设计好的模型中采用PLC控制对真实的升降控制进行了仿真教学,运行在不同的方式下,实现诸多操纵方式的模拟,实现了在脱离现场环境,有针对性地进行软件编程,提高了实际调试的成功率,克服了教学模型功能单一,仅以演示为目的的局限性,因此提升了教学效果,提高了学生的实践能力。
参考文献:
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[2]孙文迁,王波.高速物料提升机自动控制系统[J].微计算机信息,2008(04).
多媒体技术识字写字低年级随着科技的快速发展,多媒体技术已经深入到小学教学当中,改变了传统的教学模式,尤其在低年级的传统教学识字中,由于教学手段有限,即使采用多样的教学方式,但是在吸引小学生注意力、培养小学生识字兴趣方面,能发挥的作用十分有限,因此,多媒体技术在低年级教学识字、写字中的应运显得至关重要。
一、传统教学方式在识字、写字教学过程中存在的问题
首先,传统的识字教学比较单一,往往都是采用填鸭式的教学模式,教师在黑板上写,学生跟着描,这种教学方式会打消学生认字和写字的积极性,而且低年级的学生上课时注意力集中的时间比较短,古板的教学模式,往往会让小学生在识字的过程中变得烦躁,因此在写字练习过程中就会出现少撇缺捺的现象;其次,采用黑板写字教学的话,写字格和字体界限不清,会造成学生识字误差;再次,传统的教学方式中,写字教学,往往要求小学生一个生字不断地练习,甚至重复抄写很多页,这在一定程度上也会让小学生产生识字、写字的厌烦感。
二、多媒体教学可以培养学生识字、写字的兴趣
有人说:“人生最好的导师就是兴趣”。兴趣可以开启一个人的探索之路,兴趣可以培养一个人执着的精神。小学低年级正处于接受知识的阶段,兴趣可以培养学生良好的习惯,同时也会影响他们的性格,甚至未来的发展。开设多媒体教学课程是培养小学生兴趣的手段之一,在语文教学中应运,可以培养低年级学生的识字、写字兴趣。
1.汉字形象化,激发学生的识字兴趣
小学低年级的学生处于一个认知阶段,对许多事情的接受能力比较薄弱,同时也缺乏兴趣,尤其对于识字、写字更是缺乏耐性和持久力。首先,在多媒体教学中,将声、形、画结合起来形成动画教学,动画教学以轻松的方式为主,不会给学生太大的压力,低年级学生往往会在“玩”的过程中识字,这是一种有效的提升低年级学生识字能力的手段;其次,利用多媒体,将生字与图片结合提升低年级学生的识字兴趣,小学低年级的学生对图片或者图画往往会感兴趣,在识字教学中,可以通过字――画的变形来加深学生对字的印象,如出现“日”字时,可以将其变身为“太阳”的图案,这样在一定程度上能提升学生的识字兴趣;最后,利用多媒体的动画模式,提升学生的识字兴趣,低年级的学生往往对动态的和颜色明朗、鲜艳的东西感兴趣,所以在识字教学中可以多运用,从而培养学生的识字兴趣。
2.课程生动化,激发学生的识字兴趣
生动活泼的课程能够激发学生对学习、识字的欲望和兴趣。首先,教师可以在正式开讲之前先展示一个先导性的教学视频,根据课程的内容,先播放一个和课程相关的小视频,这样可以加深学生对课程的印象,同时激起学生对课程内容的兴趣。其次,在开课程过程中,使用多媒体技术可以让课程变得更加灵活,在生字教学环节可以利用多媒体播放一些短篇习字故事,不仅可以激发学生识字、写字的兴趣,还可以让学生了解中华民族的文化精神。再次,在学习生字的过程中,教师还可以利用多媒体给学生讲述一个字的最原始含义,以及最原始的字形,如何逐步发展为今天的字,这样的教学,可以加深对生字的认识和印象,同时还可以和学生互动,在探讨和解答过程中轻松的认识生字。
三、多媒体技术在识字、写字教学中的优点
1.引导学生自主识字
多媒体教学可以引导学生自主识字,目前低年级小学生的识字来源多数是源于书本,而来源于生活的识字比较少,一是小学生自己没有生活识字的意识,二是家长和教师都没有在培养孩子自主识字上下功夫。因此,可以利用多媒体教学培养孩子的自主识字能力,在教学中,教师可以将形声字拿出来比较,配图片和声音,给学生讲形声字的构造,让低年级学生对形声字逐步了解,可以培养学生的自主识字能力,如果学生掌握这一能力,并且有自主识字的习惯,可以在生活中识字。
2.提高生字的复现率,巩固识字
小学生忘记字形甚至字音的主要原因,在于机械抄写和朗读的记忆存留时间比较短,如果在教学过程中,可以利用多媒体将课文或者生字配以美妙的背景音乐循环播放,让学生在潜移默化的过程中达到背诵、识字的目的。尤其在内蒙古武川县地区,多数教师的普通话并不标准,含有方言的发音,这样不利于学生正确的发音。因此,将课成光碟循环播放,不仅可以纠正学生自身存在的发音不准的问题,还可以在潜移默化中达到课文背诵的目的。此外,还可以建立学生奖励机制,在多轮课文播放完毕之后,可以让小学生自己朗读,对于发音标准的同学给予鼓励,带领大家学习,树立学生的自信心。
3.加强学生对生字的认识
多数教师反映,很多小学生在面对出现多次的生字时仍然还是不认识,作者认为其中最主要的原因之一,就是生字出现的频率不高,小学生对其不熟悉。所以,要想加强学生对生字的认识,首先,要加强生字的复现率,教师可以利用多媒体开展识字小游戏,字形配对游戏,激发学生认识生字的兴趣,从而培养小学生对生字的认识能力。其次,可以利用多媒体的优势,将生字拆分,将象形字结合象形物展示出来,加深学生对生字的印象,增强识字能力。
4.培养学生良好的写字习惯
良好的写字习惯,对于小学生的成长是十分必要的,低年级是培养小学生写字习惯的关键阶段,因此正确的写字姿势、良好的写字习惯应该从小培养。在传统教学中,老师往往是自己做示范姿势供学生学习,利用多媒体教学可以在教学开始之前将正确的写字姿势图片播放出来,同时还可以播放一些此类型的视频供小学生模仿和学习,可以让同桌之间参照示范图片相互监督,这样既可以达到培养学生写字习惯的目的,又可以活跃课堂氛围,让学生在良好的氛围中学习。
四、结束语
现代科技以及多媒体技术已经深入到基层教学当中,利用多媒体教学已经成为一种新型的教学手段,而且也是教育与时俱进的象征。在小学语文识字写字教学中应用十分广泛,而且在教学过程中可以体现出诸多传统教学手段所不具备的优势,对于培养低年级小学生的学习兴趣至关重要,而且也影响低年级小学生的学习习惯。因此,在今后的教学过程中,应该加强多媒体技术的运用,将多媒体技术与基础教学更紧密地结合起来,为提高教学质量打好基础,同时也为促进学生后期的学习奠定基础。
参考文献:
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[2]杜希玲.浅谈信息技术教育在小学教学中的应用[J].信息技术,2010,(10):237.
[3]王俞佳.多媒体教学在小学低年级识字教学的应用[J].教育指南,2009,(10).
学科分类与代码:620.3010[摘要]高分子复混溶胀胶体材料具有固水性强、脱水缓慢、脱水后遇水可再生、与煤粘附性强、能形成焦化层、流动性和渗透性好及无毒、无味、无腐蚀、高温无烟等特性。长期以来,半前进式工作面防治煤炭自燃技术措施中,一直未采用高分子复混溶胀胶体材料。徐州矿务集团公司张集矿在自燃煤层的7423工作面半前进式开采中,采用了高分子复混溶胀胶体材料封堵沿空留巷漏风、喷洒覆盖采空区遗煤、封闭联络巷道等为主的综合防灭火
技术与措施,取得了良好的效果,采空区漏风串降到4.35%,工作面开采期间杜绝了煤炭自燃隐患的出现,因此,高分子复混溶胀胶体材料防治半前进式工作面煤炭自燃技术是成功的。
[关键词]高分子复混溶胀胶体材料半前进式工作面防治煤炭自燃
StudyOnControllingCoalontaneousCombustionatSemi—progreiveWorkingFacebyMacromolecularMixedSolubleExpaiveColloidalMaterial
MaZhongfei,Prof(JiangsuUniversity)ZhuQinghua,SeniorEngineer(XuzhouCoalMineGroupCorp.ZhangjiCoalMine)
Atract:Macromolecularmixedsoluble-expaivecolloidal-materialhascharacteristicsofstronghydration,slowdehydration,regenerativewithwaterafterdehydration,stronglyadhesivetocoal,easilytoformcoke-likelayer,goodfluidityandpermeability,non-toxic,odorle,non-corrosive,andsmokeleunderhightemperature.Foralongtime,thismaterialhasnotbeenaliedinthetechnicalmeasuresforcontrollingcoalontaneouscombustionatsemi-progreiveworkingface.Asaresultthecontroleffectonontaneouscombustionisnotgood.Whenthismaterialisusedtosealthecoalseamonontaneouscombustionat#7423semi-progreiveworkingfaceofZhangjiCoalmine,tocovertheresidualcoal,andtosealOffcoectingtuels,favorableoutcomeisobtained.Thegolfleakagedroto4.35%.ThehiddendangerOfontaneouscombustionofcoaliseliminated.Itprovesthatthismaterialcouldbesuccefullyusedincontrollingtheontaneouscombustionatsemi-progreiveworkingface.
Keywords:MacromolecularmixedsolubleexpaivecolloidalmaterialSemi-progreiveworkingfaceontaneouscombustioncontrol
1引言
半前进式采煤工作面系指“Z”形通风系统的回采工作面,其进风平巷或回风平巷为沿空留巷。进、回风平巷的风流方向相同,如用常规手段,必然造成供给工作面的风流通过沿空留巷漏向采空区,其防治煤炭自燃难度非常大。高分子化合物是指分子量很高的化合物,它有许多特殊性能,如溶液粘度高,通常只能呈粘稠的液态或固态,脱水后可再生等。20__年,徐州矿务集团张集煤矿,因接续紧张而在7423面采用了半前进式采煤法,笔者利用高分子化合物的特殊性能,研制了高分子复混溶胀胶体材料,并在该面采取以使用高分子复混溶胀胶体材料为主的综合防灭火技术与措施,取得了良好的效果。
2张集煤矿及7423面概况
张集煤矿改扩建生产能力为90万吨,主要开采山西组7层煤、9层煤,矿井开拓方式为立井多水平开拓,现生产水平为—700m水平,生产的采区有东一、东二及西三采区,矿井通风方式为两翼对角式,采煤方法主要采取后退式开采,落煤工艺有综采和炮采两种,全部跨落法管理顶板。矿井因发生过煤和瓦斯突出现象,于20__年下半年被定为煤和瓦斯突出矿井,9—’煤层为突出煤层,当前生产的西三、东二采区煤层瓦斯含量较高,瓦斯涌出量为0.4~18m3/min,东一采区瓦斯含量较低;煤尘有煤尘爆炸危险,爆炸指数为29.42%~38.99%;主采的7层煤、9层煤均有自燃发火倾向性,属自燃煤层。1990年以来,矿井因多种原因发生过5次自燃发火现象,其中,7层煤3次,9层煤2次。
7423工作面位于张集矿—700m东一采区,该工作面回采的7—’煤层厚度平均3~4m,工作面走向长500m,倾斜长143—205m,煤炭具有自然发火倾向,属自燃煤层,煤炭自然发火期为3~6个月,通过实验,该面煤炭低温氧化特性主要是:CO和C2H6在整个氧化阶段均出现,其浓度随温度的升高而升高;C2H4出现温度为90℃,可作为自燃温度的指标。该面瓦斯涌出较小,回采时的瓦斯涌出量为1.5m3/min。工作面采用半前进式回采工艺,综合机械化采煤方法,全部冒落法管理顶板,工作面皮带机道沿空留巷,材料道沿煤层实体布置,工作面通风系统为“Z”形,材料道进风,皮带机道回风,工作面供风量877m3/min。3高分子复混溶胀胶体材料防治煤炭自燃技术
3.1高分子复混溶胀胶体材料配制及防灭火特性、机理分析
配制的防治煤炭自燃用高分子复混溶胀胶体材料由聚丙烯酸类、聚丙烯腈等为主的高分子聚合物添加适量的阻燃剂、促焦剂、消烟剂、成模剂而成。经实验和分析,它具有如下特征:
(1)水份进入分子结构中,形成坚固的三维网状结构,固水性强,脱水缓慢,脱水后遇水可再生,有效期长,克服了传统方法浆体或胶体易失水干裂而出现漏风反复现象;
(2)与煤有较强的粘附性(挂壁性);
(3)能形成焦化层,隔氧阻燃功能好;
(4)具有破坏燃烧自由基的功能;
(5)吸水后呈粘稠的塑性体,有良好的流动性和渗透性,胶体粘度调节方便,不会堵管;
(6)无毒、无味、无腐蚀、无烟性,克服了低分子凝胶成份的环境污染性、人体损害性、腐蚀性、有烟性。
其防灭火机理是高分子复混溶胀胶体材料与水均匀混合后,吸水膨胀为高分子复1昆 溶胀胶体(属弹性凝胶),当高分子复混溶胀胶体渗透到煤和岩石裂隙时,该胶体充填包裹松散破碎煤(岩)体,使煤体形成隔氧阻化层,隔绝煤同氧气的接触。其防灭火过程为:高分子复混溶胀胶体包裹尚未氧化的煤炭时,大大地延缓了煤炭的氧化;遇到煤炭自燃的高温时,该胶体一方面不断被汽化,一方面高强度吸热,减缓了氧化反应,稀释了凝相区释出的可燃气体的浓度;遇到温度达250~C以上的凝聚相区时,产生大量的膨胀气泡层包裹覆盖在煤体
表面,使软化膨胀的煤体表面产生一层蜂窝状焦化层,达到隔热隔气的功效。
3.2高分子复混溶胀胶体材料封堵沿空留巷漏风技术与措施
7423工作面通风防灭火系统见图1。
沿空留巷堵漏风措施由沿空留巷巷旁支护墙和高分子复混溶胀灰胶带组成,如图2所示。巷旁支护墙在皮带机道沿空留巷采空区侧进行,巷旁支护墙由碎煤和水泥按一定比例混合后砌成,墙体断面为梯形,上窄下宽,平均墙宽为2m,墙高4m左右,砌墙工作纳入工作面循环作业中,墙体紧跟工作面液压支架,及时进行砌墙支护。高分子复混溶胀灰胶带位于巷旁支护墙的采空区侧,高度略大于巷旁支护墙高度,沿倾斜方向宽度为3~5m,它.由电厂的粉煤灰和高分子复混溶胀胶体材料在工作面皮带机道外口的注浆站按一定配比制成灰浆后,通过泥浆泵及注浆系统灌注到巷旁支护墙侧形成。高分子灰胶的成份配比,即粉煤灰:高分子复混溶胀胶体材料:水的比例为0.7:0.002:0.8。
注浆站建在东一轨道下山与皮带下山联络巷内,浆池规格为2mx2mX2m,注浆泵为一250/6型泥浆泵,注浆管路直径为50mm,沿7423皮带机道沿空留巷巷旁支护墙上有每6m预留的注浆管,注浆工作在工作面整修班进行,每班4~5人,分别负责制浆、开泵、接管路、注浆等工作。
3.3高分子复混溶胀胶体材料喷洒采空区遗煤技术与措施
为防止采空区遗煤的煤炭自燃,向采空区喷洒高分子复混溶胀胶体材料。喷洒方法是,用高分子复混溶胀胶体材料按1:160的比例加水,制成混合液,每平方米喷洒10kg混合液。在工作面整修班,用农用喷雾器,接直径为4分的胶管,向采空区喷洒防灭火高分子复混溶胀胶体材料。
3.4高分子复混溶胀胶体材料封闭联络巷道技术与措施
(1)在7423工作面的材料道和联络巷内砌筑双墙加泥浆塞的防火墙(具置如图1所示),防止向采空区漏风;泥浆由粉煤灰、高分子复混溶胀胶体材料按0.7:0.002加80%的水构成。
(2)用高分子复混溶胀胶体作为封堵剂封堵7423工作面材料道的回风小井。即在小井下口巷道内用密棚把小井下口封住,然后,先用浮煤、浮矸加高分子复混溶胀胶体材料作封堵剂(水灰按30:1的比例)在小井下部充填一层2m厚的密封层,再充填矸石或浮煤等;在小井上口留出2m,再充填一层密封层。
3.5其他配套措施
(1)加快工作面推进,保证工作面月推进度不低于50m。
(2)从回采工艺上采取措施,提高工作面煤炭回收率。
(3)工作面开始生产后,及时对7423工作面的材料道外段进行封闭。
(4)巷旁支护墙始终紧跟工作面支架,防止风流从支架背后向采空区流风。
(5)进行工作面沿空留巷巷旁支护时,严格按回采作业规程规定的要求施工,巷旁支护墙体高度、宽度符合有关规定和要求,并每隔6m在墙体内预埋一根5m长的2时钢管,用于采空区的注浆。
(6)采空区喷洒高分子复混溶胀胶体时,严格按措施要求,对规定范围采空区内全面喷洒,确保防灭火效果。
(7)由于工作面沿推进方向是下山布置,在工作面皮带机道内建立了可靠的排水系统,防止采空区出水淹埋巷道。
(8)对7423面皮带机道经常进行清理、维护,防止巷道失修、通风断面变小,减少向采空区的漏风。
(9)当班的采空区注浆工作结束前,注浆施工负责人始终能够按要求安排人员用清水冲洗注浆管路,防止了管路被泥浆堵塞。
(10)严格按查火制度,每周对7423212作面的上隅角、回风流和防火墙内外的CH4,C02,CO气体浓度和温度等情况进行一次全面的检查,发现问题,及时汇报处理,防止发生自燃发火事故。
(11)加强对该地区的通风设施管理,对进回风联络巷内的风门,安排专人看管,保证通风系统的稳定、可靠。
4防灭火效果
4.1防火堵漏效果
为测定防火堵漏效果,于20__年9月,采用了SF6示踪气体法测定。SF6示踪气体释放点在工作面进风侧5m和回风侧5m处,取样点在皮带机道,每100m设置一个,共布置5个。定点、定量释放纯SF6示踪气体30rain后,在上述5个采样点同时采集气样。然后分析各采样点的SF6浓度,并计算漏风量,计算结果如下表所示。不难看出,工作面总漏风率为4.35%,说明防火堵漏效果较好。
防火堵漏风效果测定表
─────┬────┬─────┬────┬────┬────┬────
│项目│采样点1│采样点2│采样点3│采样点4│采样点5│备注│
├─────┼────┼─────┼────┼────┼────┼────┤
│SF6浓度│││││││
│(m)│0.0881│0.0867│0(文秘站:).0860│0.0855│0.0846││
├─────┼────┼─────┼────┼────┼────┤│
│风量│││││││
│(m3/m[n)│841.9│856.1│862.3│867.7│877│7423面│
│││││││总风量│
├─────┼────┼─────┼────┼────┼────┤│
│漏风量││││││为877│
│(m3/min)││14.2│6.2│5.4│9.3││
│││││││m~/min│
├─────┼────┴─────┴────┴────┴────┤│
│总漏风量││(风速蓑│
││35.1│测定)│
│(m3/min)│││
├─────┼─────────────────────────┤│
│总漏风率│^││
││4.35││
│(%)│││
─────┴─────────────────────────┴────
4.2煤炭自燃防治效果
7423面自20__年3月22日开始回采,通过采取高分子复混溶胀胶体材料为主的综合防灭火技术措施,至20__年11月28日回采结束为止,杜绝了煤炭自燃隐患的出现,使该面安全回采煤炭46.9万吨,而且缓解了矿井生产接续紧张的局面,赢得了生产主动·的局面,取得了良好的社会经济效益,有力地促进了矿井安全生产。
5结论
理论结合实际,采用高分子复混溶胀胶体材料成功地防治张集矿7423面半前进式开采的煤炭自燃事故,保障了安全生产。该材料表明:高分子复混溶胀胶体材料具有固水性强、脱水缓慢、脱水后遇水可再生、与煤粘附性强、能形成焦化层、流动性和渗透性好及无毒、无味、无腐蚀、高温无烟等特性。它改变了半前进式开采的煤炭自燃防治效果差的状况。这也说明,在类似条件下,只要采取以高分子复混溶胀胶体材料为主的煤炭自燃综合防治技术措施,采用半前进式开采方法是可行的。
(收稿:20__年12月;第一作者地址:江苏省镇江市学府路301号;江苏大学生物与环境工程学院安全工程系;邮编:212013;第二作者地址:江苏省徐州市;徐州矿 务集团张集煤矿;邮编:221147)
参考文献
1严瑞主编.水溶性高分子.北京:化学工业出版社,1998
2潘祖仁.高分子化学.北京:化学工业出版社,1997
3钱鸣高.矿山压力及其控制.北京:煤炭工业出版社,1991