矿山开采教学仿真模型

时间: 2022-04-30   浏览:527

露天矿开采工艺根据开采过程物料运输是否连续,分为间断开采工艺、连续开采工艺、半连续开采工艺和吊斗铲工艺等几种,其中以半连续开采工艺应用较为广泛。半连续开采工艺是指部分环节是间断、部分环节是连续的开采工艺,分为“电铲—卡车—半移动(固定)破碎站—胶带”和“电铲—自移式破碎机—胶带”两种。由于学生学习“露天采矿技术”这门课前没有形成一个系统的露天矿生产概念,在生产工艺理解上存在很大困难,因而设计制作了一种“电铲—自移式破碎机—胶带”工艺教学模型,在学生增进了解实际和掌握专业知识方面具有重要意义。

2 露天矿半连续开采工艺教学模型的研究意义

在课堂辅助教学方面的作用  采矿模型法教学模式是课堂辅助教学的一个重要手段,在使用模型教学过程中,通过建立露天矿山开采工艺仿真模型,直观全面地展示出现代化大型露天矿生产过程,有助于学生建立露天矿山生产的空间概念[1]。从课堂教学来讲,结合模型,教师的讲解更加方便、形象、生动。在教学过程中,对于未经企业认知实习的学生,对矿山某些特征或位置关系难以用语言表达清楚,教师很着急,学生也很茫然。这样的情况利用模型来讲解,学生就能直观地理解了。所以说,采矿教学模型在某种程度上来讲是专业教师的“好助手”[2]。

对学生创新能力培养的作用  露天矿矿山实用教学模型的研制与应用是在长期教学过程中的总结与实践,是将教学中的问题带到学生科技创新能力培养中的一次很好的尝试,对提高学生专业理论知识及实践教学能力有很大帮助。在模型的设计与制作过程中,通过学生自己的动手实践,构建实体模型,可以增强学生的实践操作和动手能力,更加透彻和具体地把握现代化露天矿的发展方向。通过教师指导,学生采用自己“边研究、边实践、边总结”的方式,不断翻阅资料,熟练掌握教材专业知识,不仅能够极大丰富采矿专业学生实验课内容,而且增强了学生查阅专业书籍和文献的能力。

对学校实验室建设的意义  采矿专业是一门实践性很强的专业,根据开设学校的侧重不同,有的偏重煤矿地下开采,有的偏重煤矿露天开采。由于露天矿山体系庞大,学校在实验(实训)室建设方面想要自建模拟矿山生产系统几乎是不可能的。在实践教学中,矿山模型成为实验室建设的重要补充。通过师生在教学和学习过程中共同设计制作露天矿山开采工藝教学模型,不仅为学校节省了办学支出,更为学校开展实验(实训)室建设、改善实训条件奠定了良好的基础。

3 露天矿半连续开采工艺教学模型设计原则

科学性原则  从学生的基础及学习能力来看,科学性是模型设计过程中首先要遵循的原则。教师在制作模型过程中,要从学生的专业基础和学校教学设备入手。如学校实训室有输送机,那么在模型设计中可以对输送机简单制作。

创新性原则  根据以往的理论与实验教学效果及学生的反馈,创新在教学中是不可或缺的。循规蹈矩的教学方式不但达不到计划目标,反而会使学生产生厌学现象。因此,在教学和制作模型时引入创新性原则,既能使学生对教学内容产生极大的兴趣,又能达到教学目标。

经济性原则  在制作模型过程中需要考虑的因素很多,其中经济性原则尤为重要。制作模型需要清晰地体现各部门及系统之间的工作原理、结构组成以及作用,那么在制作过程中必定会消耗各种材料。因为制作的模型只是用来参观和演示教学难点,对模型的质量要求不是很高,所以在制作中在保证模型完整的前提下应尽可能节约材料,减少成本支出。

实用性原则  在模型制作过程中,如果最终的模型失去其基本功能,那么就失去了制作价值,因此在模型制作中一定要坚持实用性原则。煤矿应有的设备、部门和系统在模型中也应体现,在教学中能够说明和演示剥离、采矿、运输、排卸等系统的工作原理。

4 露天矿半连续开采工艺教学模型设计

模型设计方案  以《露天采矿技术》教材中典型的“半连续开采工艺”为例,设计和制作露天矿半连续开采工艺教学模型,通过对台阶、公路、煤层、排土场、工业广场等地物地貌的仿真设计,和电铲、自移式破碎机、胶带机、储运煤仓等建筑物的巧妙布置,并完善模型运行软件,用以演示露天煤矿的开采工艺,具体全面地展示现代化露天矿山的生产工艺,包括电铲采煤、自移式破碎机破煤、胶带机运煤、排土等方式。通过电路布置,演示整个生产工艺系统,完成后的露天矿半连续开采工艺模型如图1所示。

模型的基本结构参数

外形尺寸:1500 mm×1500 mm×300 mm

剥离方式:电铲

运输方式:胶带运输机

排土方式:汽车运输和推土机排土

模型的实用性与特点  模型按现代化露天煤矿“电铲—自移式破碎机—胶带”半连续开采工艺设计制作,主体由废旧板材制成,工业场地由少数塑料材料制作,皮带走廊及建筑物由部分PVC板材和管材制成,材料环保,美观大方。此模型可运用到教学、科研以及露天煤矿生产培训的实际需求中去。

5 露天矿半连续开采工艺教学模型的应用

满足采矿专业应用型人才培养的需要  露天矿半连续开采工艺教学模型具有无风险性、操作可控性,所有学生合格率为100%,优良率为98.03%。这说明利用模型教学,确实能提高学生的学习兴趣,且能增强学生的动手能力,让学生较好地掌握露天开采各系统的工作原理及设备的基本操作方法,达到培养学生具备独立从事露天矿一线工作的基本能力和技能的目标。





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