《采矿工程毕业设计》课程教学大纲.pdf

采矿工程毕业设计课程教学大纲 课程名称：采矿学 英文名称：Graduation Project 课程编号：020010031 课程性质：必修 学分/学时：14/14 周。适用专业：采矿工程 任课学院、系部：能源科学与工程学院采矿工程系 我国是煤炭资源大国，同时也是世界上最早使用煤炭的国家，有世界上最早叙述采煤技术的文献天工开物。虽然在旧中国煤矿生产规模不大，开采技术落后，但经过改革开放后几十年的发展，在采煤学研究领域，无论是广度和深度上，都已跻身世界先进水平。毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节，同时也是对学生学业成绩的最终考核，因此，应根据“课程思政”的目标与要求，以“学生为中心”，通过本大纲的调整来实现毕业要求。通过毕业设计可以很好地培养他们综合运用各门学科的理论知识，分析和解决采矿工程技术问题和能力，培养和锻炼他们独立地、创造性地进行工作的能力，同时也可以进一步培养他们的爱国主义思想及社会主义优越感，点燃他们投身祖国煤炭事业建设的爱国热情，为祖国的现代化建设添砖加瓦。一、课程简介 课程定位：采矿工程毕业设计是采矿工程专业学习的最后一个教学环节。通过毕业设计，使学生对所学的基础理论知识和专业理论知识进行一次系统地总结，并结合实际条件加以综合运用，以巩固和扩大所学的知识、巩固和发展学生的运算和绘图的工程技能，培养和提高学生分析和解决实际问题的能力和素质，丰富学生的生产实际知识。课程内容：毕业设计是按实习矿井的地质条件，完成一个矿井的初步设计的主要内容，毕业设计必须按照毕业设计大纲的要求进行，完成大纲规定的全部工作量。设计中必须贯彻党和政府的指示，遵守煤炭工业部颁发的 煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及其他有关的规范、规定和技术政策。毕业设计中必须注意生产安全和改善矿工的劳动条件；要因地制宜地采用现代采矿新技术；尽可能地简化生产系统、缩短建井工期和减少初期工程量，提高采掘工作面单产和单进；尽可能地提高劳动生产率、降低原材料消耗，以获得较好的技术经济指标，实现矿井高产高效；尽可能地提高煤炭资源采出率。学习成效：通过毕业设计，使学生巩固采矿工程的专业课知识，增加处理采矿工程具体问题的能力，进一步培养和锻炼学生热爱劳动、善于理论联系实际，尊重科学和实践的良好作风。先修课程：画法几何与工程制图、煤矿地质学、矿山测量学、岩体力学与工程、井巷工程、矿山压力与岩层控制、采矿学、矿井通风、矿井安全技术、生产实习、毕业实习等。二、学习目标与毕业要求 根据工程教育专业认证标准（2017版），毕业设计课程教学目标对采矿工程专业毕业要求的支撑见表1。表 1 课程教学目标与毕业要求关系 毕业要求 指标点分解 学习目标 支撑 强度 2.问题分析：工程教育认证持续改进情况报告能够运用专业技能识别、表达、并通过文献研究分析采矿工程与智能开采技术中的实际问题，以获得有效结论。2.4能够通过文献研究分析复杂采矿工程问题，以获得有效结论。学习目标 1：掌握依据采矿工程设计手册等资料，分析具体煤矿地质条件提出并选择井田开拓方案、准备方式、采煤方法的方法，提出工程采矿工程方案的可行性初步结论。M 3.设计/开发解决方案：能够针对采矿工程领域的生产与管理问题提出解决方案，设计满足特定需求的系统或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3.3能够针对复杂工程背景，设计矿山开拓、建设、施工，以及绿色、高效、安全生产技术保障等方案 学习目标 2：掌握各类煤矿采煤方法、生产工艺、开拓方案和设计方法，能够根据具体条件进行采区设计、工作面设计和矿井初步设计。H 11.项目管理：理解并掌握矿山企业建设与生产管理的基础理论与经济决策方法。11.1 理解并掌握矿山企业建设和工程管理原理与经济决策方法 学习目标 3：掌握各类开拓方案技术和经济比较方法，掌握煤矿技术经济指标计算方法，具有初步分析煤矿工程方案经济可行性的能力。L 注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与各项毕业要求的关联度。三、学习目标与学习环节 毕业设计的题目，原则上以毕业实习矿井的自然地质条件和煤层赋存条件为依据，必要时可对具体条件作某些修改，但对地质条件和煤层赋存条件不能简化太多，修改的部分必须征得指导教师同意。毕业设计的题目：煤矿Mt/a采矿专项初步设计 设计生产能力可在5.0、4.0、3.0、2.4、1.8、1.5、1.2、0.9、0.6、0.45Mt/a中选择，设计同一矿井的不能超过5人，且井田边界、煤层赋存、地质条件等要有明显区别。毕业设计题目确定后，一般不得轻易改变。必需修改题目时，须取得指导教师的同意。毕业设计的全部内容应由每个学生独立进行和完成。在设计过程中，要保证设计进度，同时应当注意避免由于疏忽或决定错误而造成较大工作量的返工修改，以免影响设计进度。本学习目标、知识单元与培养环节见表2。表 2 学习目标、知识单元与学习环节 学习目标 知识单元 培养环节 自学 设计 辅导 集中 培训 分组 讨论 学习目标 1：掌握依据采矿工程设计手册等资料，分析具体煤矿地质条件提出并选择井田开拓方案、准备方式、采煤方法的方法，提出工程采矿工程方案的可行性初步结论。矿区概述及井田地质特征 井田境界与储量 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 井田开拓 学习目标 2：掌握各类煤矿采煤方法、生产工艺、开拓方案和设计方法，能够根据具体条件进行采区设计、工作面设计和矿井初步设计。准备方式采（盘）区或带区巷道布置 采煤方法 井下运输 矿井通风及安全 矿井提升 学习目标 3：掌握各类开拓方案技术和经济比较方法，掌握煤矿技术经济指标计算方法，具有初步分析煤矿工程方案经济可行性的能力。矿井基本技术经济指标 1.自学 指导教师下达设计任务书后，毕业设计主要由学生根据具体任务自行设计，通过在图书馆、学院资料室、网站等查阅相关资料，与指导教师和同学交流沟通，计算井田储量，确定矿井井型和服务年限，提出 23 个技术可行的开拓方案，进行方案比较，确定经济合理的开拓方案，确定准备方式和采煤方法，对主要机电设备进行选型计算，计算矿井基本技术经济指标。2.设计辅导 毕业设计采用指导教师负责制，指导教师下达毕业设计任务，并指导学生完成全部设计内容，要求指导教师每周至少进行 1 次集中见面辅导，把握每位学生的进度，帮助解决设计过程中的难题。学院设置毕业设计专用教室，有毕业设计指导任务的教师轮流排班定期到专用教室进行辅导。另外，鼓励教师使用 QQ、微信、电子邮件等多种方式对学生进行辅导，以随时回答和解决学生毕业设计的问题，提高工作效率。3.集中培训 邀请指导毕业设计经验丰富的教师或企业导师开设讲座，对毕业设计的具体问题进行集中培训。具体安排如下：表 3 集中培训讲座安排 序号 讲座教师 讲座内容 时间安排 1 井田开拓方案 第八周 2 准备方式 第九周 3 采煤方法 第十周 4 矿图知识 第十一周 4.分组讨论 由指导教师具体负责组织本组或其他组同学对设计中的问题进行分组讨论，共同解决设计难题。四、课程内容及学时分配（一）毕业设计图纸 要求学生独立完成与毕业设计说明书配套的毕业设计图纸（不包括毕业设计说明书中的插图）45张。大图的技术标准和具体要求是：1、矿井开拓平面图（1）比例为1：5000或1：10000，个别小矿井可采用1：2000。（2）图中要求有主采煤层底板等高线，煤层露头线，经纬网坐标，指北方向，矿井边界，矿井生产初期开拓工程，矿井生产后期开拓工程，工业场地保护煤柱线，矿井开拓剖面图剖面位置，开采水平、采区或带区（分带）边界线，首采区或带区首采分带简化的巷道布置，达到设计产量时回采工作面位置，其他采区上下山开掘位置，图题栏，井巷标号及名称等。（3）初期工程量中，用实线表示煤巷，用点划线表示岩巷；后期工程量一律用虚线表示煤巷和岩巷。（4）初期工程量为矿井达到设计生产能力时所开掘的巷道及硐室的工程量，否则为后期工程量。（5）后期工程量，尤其是第二开采水平和以后开采水平需画出井底车场、运输大巷等主要开拓巷道及各采区的下部车场或上部车场。如为带区布置，则只需画出以后各开采水平主要开拓巷道及带区边界线。（7）生产采区的上山及车场、以及它们与运输大巷及回风大巷的关系，可简化处理。（8）煤层底板等高线只画主采煤层，且只画一层。（9）剖面线必须标明，且需经过主副井筒，可为折线。（10）必须标明矿井达到生产能力时的工作面数目及位置，如不在同一主采煤层，则应按比例投影到平面图上。2、矿井开拓剖面图（1）采用的比例原则上同矿井开拓平面图。（2）初期工程量用实线表示，后期工程量用虚线表示。（3）必须形成完整的生产系统，风井应投影到剖面图适当的位置。（4）不可缺少井筒保护煤柱边界线。（5）如为煤层群开采，应标出煤层序号。3、采（盘）区或带区巷道及设备布置平面图和剖面图（1）比例为1：2000，小型矿井可用1：1000的比例。（2）要按实际采（盘）区或带区的尺寸由开拓图放大，但经纬网座标的间距仍为100mm。（3）图中要求有采（盘）区或带区范围内的煤层底板等高线，经纬网座标，指北方向，采（盘）区或带区边界，地质构造，采（盘）区或带区内主要准备巷道和硐室，正在生产的工作面回采巷道，为接替工作面掘进的巷道，工作面停采线，区段或分带的划分线，与采（盘）区或带区准备巷道相连接的一部分开拓巷道，相应地点配备的采掘及通风设备，采（盘）区或带区生产系统，图题栏，采（盘）区或带区内井巷标号及名称等。（4）必须形成完整的采（盘）区或带区生产系统，不能缺少主要硐室及通风构筑物。（5）采区上、中、下部车场、盘区车场或带区车场不能简化，尺寸要大致接近实际的图上尺寸。（6)采（盘）区或带区的主要设备不仅要按标准图例画出，而且要放置在适当的地点。（7）平面图上要标出剖面图所在的剖面位置。（8）在平面图上要按比例画出采（盘）区的走向长度、上山间距、煤柱尺寸和倾斜投影长度，在剖面图上要按比例画出采（盘）区的倾斜长度、煤层间距、上山到煤层底板垂距等参数，并标注出关键参数。带区的参数要求参照采（盘）区的参数。（9）必须画出接替的工作面正在掘进的巷道，要画出掘进工作面通风、运料、运煤路线。（10）如采（盘）区或带区尺寸过大，大于零号图纸很多时，可用断开线省略一部分，径纬网和煤层底扳等高线也要相应断开。也可缩小比例画出采（盘）区或带区全貌。(11)在采（盘）区或带区巷道及设备布置平面图上要绘制运煤、运料、通风路线。4、采煤方法图或采区车场图（1）采煤方法图的比例为1：50。（2）图中要求有工作面层面图，最大与最小控顶距剖面图，工作面上、下平巷超前支护段的巷道剖面图，正规作业循环图，劳动组织表，主要技术经济指标表，工作面设备标号及名称，图题栏等。（3）在工作面布置层面图或相关剖面图上，应标明或明确超前工作面加强支护段距离、支护形式，回采巷道在煤层中的相对位置，人工切口尺寸、最大、最小控顶距、煤层厚度、单体支柱的柱距、排距。如为倾斜长壁工作面，在相关剖面图上还应标出煤层倾角。（4）在工作面布置层面图上，回采巷道的宽度应按巷道底板宽度为准绘制。（5）应以设备明细表标明工作面的主要设备。5、毕业设计图纸应满足以下要求：1）正确反映设计的内容和意图；2）设计符合采矿制图标准的各项要求；3）图面布置整齐、均匀、清洁、美观；4）线条清楚，尺寸准确，比例标准；5）字体工整。（二）毕业设计说明书插图 说明书中的插图一般可大致按比例绘制，要求其尺寸大体与实际情况相似，不应在同一图上出现实际较长的巷道反而比实际较短的巷道短的现象。说明书中的插图可直接绘在说明书的纸上，亦可单独绘制附在说明书中，说明书应留出插图的位置。所有插图均应按章编号，并在图的下方注明图的名称。说明书中的插图不得复印和用透明纸图。（三）毕业设计说明书编写 毕业设计说明书的任务是把各章节中的计算、分析、比较以及最后确定的内容简单而有系统地加以说明，说明书的编写直接影响毕业设计质量。对说明书的编写提出以下要求：1）叙述要简明扼要。对所采用的决定和主要依据要结合实习矿井的条件叙述得确切，不能生般照抄煤矿开采学、采矿学等教科书中的相关内容，说明书正文一般在90页左右，以不超过120页为原则。2）文理通顺，字体工整清楚，要求由用钢笔书写或由计算机打印。由计算机打印说明书时，打印前打印的原稿应由指导教师审查批准。3）文字说明应与所绘制的图表密切配合，不得出现矛盾。对不符合上述要求的说明书，指导教师应使其重新编写或抄清。设计说明书具体排版格式参考 毕业设计指导书。根据工程教育专业认证标准（2015版），毕业设计知识单元、知识点与学时分配见表4。表 4 知识单元、知识点与学时分配 章 内容 建议页数 时间（周）学习目标 第一章 矿区概述及井田地质特征 1215 34 1 第二章 井田境界与储量 45 第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 23 第四章 井田开拓 2030 第五章 准备方式采（盘）区或带区巷道布置 1518 2 2 第六章 采煤方法 1015 第七章 井下运输 35 2 2 第八章 矿井通风及安全 8102 第九章 矿井提升 35 1 2 第十章 矿井基本技术经济指标 12 3 抄写 绘图 完成毕业设计说明书 绘毕业设计大图 2.5 1、2、3 装订 评阅 装订、教师评阅 0.5 1、2、3 共计 说明书 80100 页，大图 5 张 1112 五、考核方案及考核权重 基于毕业设计教学内容与毕业要求指标点的关联性，制定本课程质量评价方法。课程考试考核总成绩由指导教师成绩（指导教师根据学生平时学习表现和设计质量给出考核成绩）、中期考核和答辩成绩三部分组成。考试考核方案及权重见表5。表 5 考核方案及考核权重 学习目标 知识单元支撑章节 考核环节权重 合计 指导教师成绩 中期考核 答辩成绩 权重 权重 权重 学习目标 1：掌握煤矿开采的基本概念，能够列举各类条件下的煤炭开有方案和主要问题。矿区概述及井田地质特征 井田境界与储量 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 井田开拓 12%8%15%35%学习目标 2：掌握煤矿采煤方法、生产工艺、开拓方案和设计方法等基本理论，能够根据具体需求查阅地质、机电、采矿等相关文献，提出工程的可行性初步结论。准备方式采（盘）区或带区巷道布置 采煤方法 井下运输 矿井通风及安全 矿井提升 15%6%25%46%学习目标 3：掌握各类煤矿采煤方法、生产工艺、开拓方案和设计方法，能够根据具体条件进行采区设计、工作面设计和矿井初步设计。矿井基本技术经济指标 3%6%10%19%30%20%50%100%指导教师成绩高于答辩成绩15分及以上者，不计指导教师成绩；答辩小组所有评分教师的打分平均值即为该生的答辩成绩。答辩小组根据毕业设计总成绩对本小组全部学生答辩结果进行排名，小组排名后2名者或毕业设计总成绩不及格（60分）者提交采矿系答辩委员会，进行二次答辩，决定其是否最终通过。六、课程持续改进 结合工程认证的课程达成度评价表内容，毕业设计课程需要持续改进的内容如表6所示。表6毕业设计课程需要持续改进的内容 定期做适当的记录，以便评估学生能力的取得程度 评估的结果被系统地加入项目持续改进中 其他可用的协助持续改进的 资源 1.通过平时设计辅导答疑，掌握学生对所讲知识的掌握程度和需求；2.通过讨论、互动、培训，提高解决复杂工程问题的能力；3.要求教师严格掌握学生毕业设计进度，对于进度滞后的学生中期检查时提出警告。1.个人素质，挖掘学生的主观能动性，使之具备独立获取分析、解决问题的能力；2.协作素养，发挥学生的协作精神和沟通能力，体现团队合作的创新效能；3.现场反馈，通过对毕业生和用人单位进行问卷调查，完善学习目标和教学内容。1.通过建立现场实践平台如“运城职业技术学院”、“新安煤矿”等增加实践教学过程中的动手操作项目，增加虚拟现场实训项目，让学生能够更真实的了解和感知煤矿；2.通过文献检索获取国内外煤炭行业发展中的案例资源，增加了课内师生共同阅读文献的教学过程；3.借鉴相同或相似的校内外网络课程资源。七、主要参考书 1张荣立,何国纬李铎等主编.采矿设计手册M.北京:煤炭工业出版社,2003.05.2徐永圻主编.煤矿开采学M.徐州:中国矿业大学出版社,20166.3Syd.S Peng 著.Goal Mine Ground Control.2008 年.4 Syd.S Peng 著.Longwall Mining,2007 年.