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采矿专业前景范文1
【关键词】 露天采矿 前景 初探
1 露天采矿概述
露天采矿是采用采掘、运输设备从敞露地表的采矿场剥离岩石并采出有用矿物的一种采矿方法。这种开采方法主要运用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料等矿物。其优点是开采空间限制小,机械化、自动化水平较高;劳动生产率较高;开采成本较低,且矿石产量大适合大规模开采低品位矿石;资源利用充分,矿石损失贫化小,回收率高;基础建设时间短,投资较小;开采高温易燃矿体安全系数高;劳动条件较好,生产安全。但也有其缺点即开采过程中会产生较大粉尘,运输设备排放废气以及爆破岩石产生的有害成分对于周边环境有一定程度的污染且对开采工作人员健康有一定程度的损害;开采作业受天气影响较大;开采作业中产生大量的剥离岩级废土需要排放到排土场,占地面积较大。
2 目前露天采矿工艺技术发展趋势
随着科学技术的进步和采矿技术条件的进一步复杂化,机械化大规模采矿、无底柱分段崩落法和充填采矿等技术得到了广泛的应用,并将逐步发展露天地下联合采矿技术、无爆破采矿技术、自动化采矿技术和连续采矿技术将会得到更多的应用。露天矿将向着大型化、规模化方向发展,为降低用工数量,降低投资和生产成本,降低管理的复杂程度,各矿山企业正在积极研究生产管控模式。目前国内冶金矿山露天开采的发展趋势有以下特点:
2.1 设备大型化,开采集中化
在合理范围内,采用大型开采设备可以明显提高露天采矿的产量以及经济效益。例如,目前国内外常用采矿器械电铲,国外特大级电铲容积早已达168m3,是技术上重大突破。而国内目前最大铲斗容积约为76m3,每小时理论挖掘量约6600m3,产量可观。
(1)钻机。国内重点冶金矿山穿孔设备主要是牙轮钻与潜孔钻机,牙轮钻机比例较高(占88﹪),中型矿山以潜孔钻为主。
(2)电铲。国内重点露天矿主要以电铲为主,斗容最大为16.8m3。
(3)采矿技术高效化、实用化。露天矿开采工艺更加成熟、运输方式多样化。
(4)露天矿采剥方法多为陡帮开采,如组合台阶开采、高台阶开采、倾斜分条开采以及横采横扩等。同时采用分期开采、分区开采,尽可能地缩短建设周期,提高经济效益。
(5)采矿工艺连续化、半连续化。最具代表性的全连续工艺是轮斗铲采掘——胶带运输机运输——排土机排土,采用这种工艺可以实现高效率、低成本化露天采矿作业。利于生产规模扩大和降低生产成本,但受限于场地、矿产资源等因素,全连续工艺推广运用不及露天矿半连续工艺。
(6)露天矿开采用半连续工艺是近30年来迅速发展起来的一种新工艺,它的实际应用已展现出其强大的生命力。国内矿山通过引进大型可移动破碎站—胶带运输装备,建成采场内可移动式矿岩破碎—胶带运输系统,标志着我国间断—连续开采工艺已进入世界先进水平。
(7)可移动式破碎站。可移动式破碎站是汽车、破碎机和胶带运输机组成的间断—连续运输工艺的核心技术装备之一。随着开采深度的增加,破碎机组可以随时快速移动,保证汽车始终处于最佳运距下工作。
2.3 矿山数字化、智能化
矿山自动化调度系统、采矿设备的自动化控制、智能化全球定位系统等现代技术已在一些矿山推广使用,并取得了很好的效果。
2.4 开采工艺的综合化
随着矿山开采的集中化趋势,单个露天矿的开采范围趋于扩大,开采深度日益增加,开采境界内矿岩赋存条件往往复杂多变。针对这种情况,传统的单一开采工艺方式往往不能与之相适应,使开采效率降低,开采成本提高。近年来,多种开采工艺综合应用已经成为大型露天开采的一种发展模式。
2.5 开采设备自动化
随着科技的发展,计算机技术也迅猛发展,许多自动化、智能计算机设备已经运用到露天开采的许多领域。例如,矿床勘探与地质模型建立、矿山设计计划、矿区及矿山生产管理到设备故障监测等。计算机的合理化运用有利于露天开采的自动化发展。
2.6 对开采矿产资源及周边环境的可持续开发保护合理化
充分利用资源,重建生态环境,保持可持续发展对于矿山环境保护方面,如复垦造田,三废处理,滑坡防治,煤炭自燃防治等,提出了许多新的技术问题。合理充分利用矿产资源,实现矿业可持续发展,涉及子孙后代长远利益,己受到各国普遍关注。
随着国家产业政策的发展和规范,对矿山开采要求越来越严格,要求尽量使用节能、环保、高效的矿山开采设备。高效率开采设备、专业化合作分工将是未来大型矿山发展趋势。液压挖掘机在未来的矿山应用中将以大型化、电驱动为主要发展方向。露天矿山开采总的发展趋势是规模大型化,效益更高化。
3 我国露天采矿发展现状与建议
3.1 发展现状
随着全球科技发展,国内外采矿技术都有了新的提高,我国目前露天采矿采用现代先进开采技术与工艺,已步入世界先进水平,同时积极借鉴、吸收国内外先进采矿工艺技术,提高了我国的采矿技术水平,并实行高度集中化开采,逐步合理规范的开发矿产资源,发展前景相当乐观。
3.2 关于发展思路的若干建议
(1)对优势矿产资源实行集中化开采,实现大规模生产的经济效益。
(2)根据开采需求,引进国外各种先进开采工艺,投入及培养高新技术人才,并基于现状运用合理适宜的采矿技术,逐步实现产业机械化、自动化发展。
(3)逐步完善与增加相关政策及法律法规,有利于露天采矿的良性发展。
(4)增强露天采矿作业面的设计前瞻性及实用性,对露天采矿场周边环境同时进行合理的可持续发展保护设计。
(5)加快矿山环境治理技术的科研与转化。研究矿业开发过程中引起的环境变化及防治技术及对污染物处理及综合利用回收技术,采用先进的采、选技术,提高资源利用率。加快矿山环境保护防治新技术、新工艺的开发与应用转化。引进和开发适于矿区土地复垦的生态重建新技术,开展示范性工程。实行清洁生产,发展绿色矿山。
(6)强化监管,预防和控制矿山环境的恶化。在矿山建设过程中严格执行环境影响评价制度,坚持环境保护治理措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投用,对生产矿山要加大监管力度,规范矿山开采行为,确保环保投入,达到“二废”的合理排放与潜在隐患的及早防治。对已破坏的环境,应限期恢复治理。
参考文献:
采矿专业前景范文2
关键词:科技采矿;采矿工程专业;实验实践平台;校际合作交流
作者简介:柴修伟(1980-),男,安徽亳州人,武汉工程大学环境与城市建设学院,讲师;张电吉(1963-),男,安徽灵璧人,武汉工程大学环境与城市建设学院院长,教授。(湖北 武汉 430073)
中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)05-0082-02
近年来,随着国民基础建设的稳定增长和实施可持续发展的战略方针,采矿业作为经济基础建设的基石,既面临着行业发展的巨大机遇,又要迎接实现科技采矿的挑战。[1,2]科技采矿的提出对采矿工程专业人才需求量在逐年增加,对采矿工程专业毕业生的质量和能力也有了更高的要求。新时期采矿业发展的趋势是推动高校采矿工程专业的发展的原动力,针对当前矿业发展的需求,国内很多学者对高等采矿专业教育的人才培养方式,从专业设置到教学方法、产学研的探讨等进行了探讨和改革研究,[3-5]认为全面推进采矿工程专业人才素质教育,培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新意识和创新能力的采矿工程高级专门人才是适应目前形势的迫切要求。[6-8]本文以武汉工程大学采矿工程专业基本情况为背景,探讨采矿工程专业的实验实践教学平台建设的可行思路,加强“三基教育”,即“实习基地、实验基地、实践基地”教育,增强学生实践能力培养的新观点。
一、武汉工程大学采矿工程专业概况
武汉工程大学矿业工程学科是培养化工矿山专业人才的学科,和全国其他高校一样,在20世纪90年代初期由于矿业类行业处于低迷状态,学校对采矿工程专业进行停招。随着我国经济的复苏,矿产资源的需求及矿业技术的发展,对采矿工程专门人才的需求也急剧增长,学校抓住机会,在2008年通过自愿调剂专业、自愿报名、专业老师面试选拔的方式在2007级理工类学生中选取26名其他专业的学生进入采矿工程专业,组建了武汉工程大学采矿工程专业停招后恢复的第1个采矿班――2007级采矿工程01班。
二、采矿工程专业实验实践平台现状
1.实验平台短缺
停招前采矿专业的实验仪器和模型,如采矿模型、运输提升模型、通风系统模型等大多已不存在,剩下一些大型仪器,如压力机等也基本丧失其功能,现在采矿专业的实验只能通过认识实习、生产实习来代替。
2.采矿专业矿山实习基地问题
由于长期失去与矿山企业的紧密联系,2007级采矿01班的各种实习多是通过专业教师的私人关系联系的实习地点,造成实习环节安排不能自主,如生产实习安排是大三暑假在南京梅山铁矿和大四开学前两周在湖北黄麦岭磷矿两个地点实习,对实习效果影响比较大。
三、采矿工程实验实践平台建设思路
采矿工程专业实践性及实习、设计环节多,大学四年学生需经过金工实习、地质实习、测量实习、专业认识实习、专业生产实习及专业毕业实习等许多实习环节及许多相关课程的实验等,由于采矿工程专业中断的时间很长,很多实验实践基础都基本处于报废状态,恢复招生后学校又不可能将这些实验实践平台一次性全部配备齐全。采矿教研室结合自身的情况,进行实验实践平台的建设。
1.实验教学平台建设
除了购置一些基本的采矿教学模型外,为配合采矿工程专业实验教学建设和提高采矿工程专业科学研究的硬件设施,采矿教研室拟购建一套中型充填系统和一系列充填材料试验设备。既能给学生进行演示实验,也能进行相关的科学研究,使实践教学与理论教学以及科学研究共同协调发展。
2.实践教学实习基地建设
积极推进与矿山企业紧密联系,建立长期稳定的实习基地模式,探索由校企双方共同建设、归双方所有、由双方使用和经营的模式来实现实习基地的长期稳定发展,与大冶铁矿共同建设了武汉工程大学大冶校外实践教学示范中心。[9]
武汉工程大学黄石市大冶校外实践教学示范中心位于湖北省黄石市大冶地区,由武汉工程大学环境与城市建设学院于2005年开始建设,属于校级实践教学示范中心,并于2008年成功申报为湖北省高等学校实验教学示范中心。示范中心主要依托黄石市大冶铁矿丰富的实践教学资源为主体,并辅以大冶铁矿周边区域相关单位的实践教学资源,可满足我校采矿工程、选矿工程、安全工程、土木工程等多个专业学科的各类实践教学需要。
大冶校外实践教学示范中心实践教学体系是按新世纪我国经济建设和社会发展对高素质综合性、创新性人才培养的需求,以专业培养目标和市场需求来编制具有特色的实践教学计划,并同理论教学紧密结合,由浅入深、相互交融地合理设置实践教学项目。按此原则并结合中心实际情况,示范中心设置的主要实践教学项目内容具体包括相关专业的认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)、课程实习、课程设计以及大学生课外科技活动等,这些实践教学项目均体现在各专业培养方案之中。通过这些实践环节的教学,不仅可达到理论知识学习与工程实践训练的协调统一,而且可全面培养学生的工程实际应用能力、创新思维能力以及综合分析和解决实际问题的能力。
3.加强校际交流合作
武汉市有三所矿类专业学校,武汉理工大学、武汉科技大学和武汉工程大学,武汉理工大学的采矿工程专业属于原来的武汉建材学院的,主要是针对建材类矿山;武汉科技大学原名武汉冶金科技大学,是一所具有鲜明冶金行业特色的大学,其采矿工程专业的培养目标和学生就业去向多为以金属矿床为代表的固体矿物开采领域。武汉工程大学矿业工程学科是培养化工矿山专业人才的学科,全国化工矿山企业的负责人或技术骨干大多数出自该校。
2011年初武汉理工大学、武汉科技大学和武汉工程大学三校矿类专业建设交流会在武汉工程大学环境与城市建设学院会议室召开,探索通过师资、实验室、实习基地等资源的整合和共享,达到现有资源的充分合理应用,开展更为广泛的校际合作。其中武汉工程大学2007级采矿工程的“矿山运输与提升”专业课是聘请武汉理工大学的专业教师讲授,“爆破工程”实验课在武汉理工大学爆破实验室进行,“采矿学”实验课是在武汉科技大学的采矿模型实验室参观学习的。
四、结语
新形势下采矿业的发展为采矿工程专业的毕业生提供了广阔的就业前景,也对采矿工程的毕业生提出了更高的要求,对高等院校的教学改革指明了方向。培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新意识和创新能力的采矿工程高级专门人才是适应目前形势的迫切要求。另外矿产资源开发行业的跨越式发展使得矿类专业的建设投入也逐渐增多,出现了采矿工程专业建设资金的相对宽裕,本着建设节约型社会和可持续发展的方针,加强校际合作、校企合作,通过师资、实验室、实习基地等资源的整合和共享,可以达到现有资源的充分合理应用,让有限的资源发挥出更大的作用。
参考文献:
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采矿专业前景范文3
记者了解到,公司于2011年4月了重大资产重组公告。本次资产重组于2012年底核准通过,公司的主营业务由化学原料及化学制造品制造业转向黑色金属采选业。作为重组之后的第一次大动作,公司本次定增备受注目,也引来了颇多争议。记者对公司的财务状况,募投项目转矿以及二级市场表现等方面进行了深入了解发现,公司的定增计划尚存在有众多阻碍。同时,公司或涉及同业竞争,这也为公司参与行业竞争的公平度打了一个大大的问号。
定增扩产或操之过急
公司的财务报表明细显示,公司2012年开始,主营业务变更为矿产开采与精炼等。记者注意到,2013年,公司营业收入总额为6.86亿元,较2012年上涨21.94%;净利润为1.63亿元,较2012年上涨33.80%。公司2013年毛利率为32.69%,与2012年相比实现了小幅提升。
从年报来看,公司重组后盈利水平逐年向好。然而,作者同时比较了2014年与2013年的半年报,如表一所示。
从表一可以看出,2014年上半年,公司的营业收入为3.45亿元,同比增长9.84%,但营业成本增幅高达27.19%,从而导致毛利率由2013年的39.42%下降到29.96%。同时,2013年公司的净利润为6180万元,比上年同期下降了16.89%。记者采访了相关业内人士了解到,2012年的资产重组对于宏达矿业来说是一个巨大拐点,目前公司尚处于不稳定状态,公司对成本的控制能力较弱。
本次定增主要目的系进行大牛铁矿扩界项目,而目前公司的成本能力不足,将会导致项目建设启动后成本大幅攀升,在产能无法得以有效实现的情况下,公司的利润或将面临急速下降,将公司再次推向亏损的边缘。有业内人士认为,公司在借壳上市后不到两年即开始计划扩产,有操之过急之嫌。
募投项目产能前景堪忧
记者查阅了公司2011年4月的重大资产重组预案,了解到,本次进行扩产的大牛铁矿,分为东部和西部两个区。其中,西部区域和东部部分区域截至资产重组预案之日,仅具有探矿权。预案同时说明:“大牛铁矿正在办理探矿权转采矿权手续,待取得采矿权证后开始进行矿山建设。”记者查阅了公司之后的公告,没有发现对采矿权是否获取的任何说明,大牛铁矿目前采矿许可状况不得而知。
另外,在2011年的重大资产重组预案中还指出,大牛地区铁矿西部预计将于2013年开始建设,于2015年建成投产。预计2015年铁矿石产量约为10万吨,2016年和2017年产量分别可达20万吨和30万吨。可见,大牛铁矿西部矿区目前尚未实现产能,而未来三年预计产量仅有60万吨,对本次定增预案中提到的500万吨每年的目标贡献极小。
资料显示,大牛铁矿扩产的重心是放在东部区域,而目前公司的东部采矿权落实情况尚不明朗,公司募投项目中提到的500万吨每年的目标前景堪忧。
同业关联恐碍公平发展
记者通过相关渠道了解到,公司目前还持有华联矿业11.13%的股份,属于华联矿业的主要大股东。
在上市公司非公开发行股票相关管理细则中,对上市公司的关联关系以及与股东等关联方之间的同业竞争情况做出了如下说明:“市公司应当符合中国证监会关于上市公司治理与规范运作的相关规定,在业务、资产、财务、人员、机构等方面独立于控股股东、实际控制人及其控制的其他企业,与控股股东、实际控制人及其控制的其他企业间不存在同业竞争或者显失公平的关联交易。
有业内人士认为,本次公司入股华联矿业,虽然没有达到实际控制的持股比例,但业务上与华联矿业关联紧密,形成了同业竞争,无助于公平发展。从一定程度上来说,公司所存在的同业竞争情况违反了非公开发行股票的相关规定。
二级市场表现欠佳
采矿专业前景范文4
【关键词】新疆;民语言学生;教学改革;采矿工程;
【基金项目】新疆维吾尔自治区教育厅自然科学基金资助项目(XJEDU2013S06);
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)09-0028-02
引言
新疆矿产资源丰富、品种齐全,开发前景广阔。新疆已成为我国21世纪十分重要的能源基地接替区和战略能源储备区[1-2]。但由于矿山传统开采技术落后、新的现代化技术的西进,加之特有的矿产资源禀赋条件,急需高素质采矿人才。新疆大学作为新疆的最高学府,在2008年恢复了采矿工程专业建设,在国家援疆计划的支持下近几年得到了快速发展,但在民语言学生采矿工程专业教学发展过程中也逐渐显现出了部分问题,在此从学生自身特点、师资队伍构成、培养目标及方案的制定、实践教学环节、课堂理论教学等方面加以讨论,为同类地矿专业民语言学生的人才培养提供理论和实际教学经验借鉴。
1.民语言学生特点
因材施教是教学中一项重要的教学方法,在教学中根据不同学生的认知水平,学习能力以及自身特点,教师选择适合一类学生特点的学习方法来有针对性的教学,发挥学生的长处,弥补学生的不足,激发学生学习的兴趣,树立学生学习的信心,从而促进学生全面发展。因此,剖析新疆大学采矿工程专业民语言专业学生特点极为必要。
1)民语言学生生源地不同。新疆大学采矿工程专业民语言学生基本全部来自新疆本地,主要由维吾尔族、哈萨克族学生组成。由于新疆本地自然历史的发展,新疆北部地区经济较南部地区更为发达,因此,来自北疆的学生其视野更为开阔、思维更为活跃;此外,新疆城市规模较内地发展缓慢,且采矿工程专业为艰苦专业,学生大部分来自牧区、农村由于当地的教学水平有限,因此,学生的整体学识水平有限,相比之下来自乌鲁木齐、伊宁、库尔勒等较大城市的学生其学识水平有较大的提升。
2)民语言学生汉语水平参差不齐。新疆本地非高等教育实施的是双语教学,即在教学期间使用民语言和汉语言两种语言进行教学,该种教学方式在很大程度上提高了民语言学生的汉语水平。但由于区域经济发展的差异,各地的汉语言教学水平也是参差不齐,使得最终考上大学的民语言学生汉语水平有较大的差别,教师在课堂授课时很难把握教学的深度和进度。此外,为巩固民语言学生汉语水平使之能够尽快适应大学中高水平的科学文化知识的学习,新疆各个高校都为民语言学生开设了1年的预科班,专门学习汉语言,并且需要通过HSK汉语言水平考试,学生才能进入之后4年的专业学习,但从目前我校采矿工程专业民语言学生的整体平均汉语水平还是不尽人意的,在教学方面尚存在不小的阻碍。
3)民语言学生求学心理特点不同。提高文化素养是学生接受大学教育的自身需求,就业是学生学习专业知识的直接目的。经过近几年与民语言学生的教学活动的互动过程中发现民语言学生中有不少学生希望将来能在自己的生源地能考取公务员,尤其是民语言女生这种就业观更为强烈,由此影响了很多学生对未来就业的观念,产生了厌学或不屑于学习的态度。
综上所述,针对民语言学生的特点,本文认为应该加强民语言学生汉语言水平的教学工作,并以提高汉语言应用水为目的,建立更为适合的课程体系,同时加强学生专业观、就业观使其摆正学习态度,增加学习的积极性。
2.师资队伍构成特点
新疆大学采矿工程专业自2008年恢复建设以来一直在扩充采矿工程专业教师队伍,无论在教师数量还是在教师水平方面都进行了大量工作。目前,教师队伍中有70%左右的教师来自内地,这部分教师由于缺乏对新疆文化历史的深层次了解,因此,对民语言学生内心的求学诉求更加缺乏思考,这使得在教学过程中教师和学生之间就存在了一些障碍。因此,加强教师对新疆的认识和开展对民语言学生教学工作特点的了解工作极为必要。
3.培养目标及方案的制定
新疆大学采矿工程专业的培养目标在民语言学生和汉语言学生方面没有区别,在培养方案方面仅仅是民语言学生省去了大学英语和专业英语的学习课程[3]。虽然,这种培养方案体现了对民语言学生高水平要求,但在现实中并不适用。从提高民语言学生学习能力、改善未来就业质量和民语言学生整体汉语水平三个方面考虑,应该为民语言学生制定更为灵活的阶段性培养方案。
近几年随着新疆社会经济的整体发展,民语言学生的整体汉语言水平也在逐渐提高当中,但尚不能适应大学教学的要求。因此,在现阶段的培养方案中应当为民语言学生培养方案添加更多的汉语言体验、学习、应用、实践方面的课程,例如,汉语言写作、中文电影赏析、汉语对话等,与此同时将高等数学、大学物理等普遍学生反映较难的课程改为选修,减少学生学习的压力。灵活的培养方案对汉语水平参差不齐的民语言学生都可适应,自身语言水平高的可以选择加强专业知识的学习,自身语言水平较低的可以选择加强语言的学习,为民语言学生提供适合自己发展需要的学习条件。之后,随着社会经济的发展和民语言学生的汉语水平的提高在逐步提高对专业知识的要求,真正做到因材施教。
4.教学方法的改革
课堂教学是大学教育的核心教学环节,根据民语言学生的特点,在理论教学方面采矿工程专业教师应该使用更为通俗易懂的表达方式阐述理论知识,通过更多的工程识图、工程绘图、工程设计来引领学生学以致用,加深思考,逐步融会贯通教材内容[4]。
为对比不同教学方法的教学效果,作者在采矿工程专业的核心课程《通风安全学》做了教法对比,两个班级一个使用传统的教学方式,即为按照教材体系进行理论和实验课程教学;另外一个班级使用通风网络示意图教学方式,与传统教学方式的主要不同在于课堂讲授过程较短,大部分时间留给学生思考应用所学知识在工程图上进行标注、绘制、计算、说明,这一过程可以使学生从认识、掌握、理解、思考四个层次逐步融会贯通这们课程,最大的特点是发挥了民语言学生的动手能力强的特点,避开了汉语理解能力低的缺点,减少了教师独自阐述的时间,增加了民语言学生思考和动手的时间。
5.结论
在分析新疆大学采矿工程专业民语言学生特点的基础上,分别从师资队伍建设、培养方案制定、教学方法改革3个方面提出了以下几点结论:
1)民语言学生汉语水平与生源地经济发展水平密切相关;
2)应该加强民语言学生专业观、就业观念的教育工作,拓宽民语言学生文化视野;
3)为提高民语言学生教学质量,需从加深师资队伍对民语言学生生活文化背景开始;
4)根据民语言学生整体汉语水平的发展进度,制定更为灵活的阶段性培养方案,在现阶段应开设更多的汉语学习课程,降低部分难度较高的通识课程要求;
5)使用工程图或案列教学方式对民语言学生进行专业授课,发挥学生动手能力强的优点,激发民语言学生学习兴趣;
参考文献:
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采矿专业前景范文5
关键词:虚拟现实;采矿专业;教学
中图分类号: TD43 文献标识码: A
在21世纪经济和技术全面发展的新时代,智能化、科技化、电子化是一个更为突出的发展方向,虚拟现实技术的不断进步,也是其走进了高校教学中,它能形象生动地表现教学内容,为学生营造一个更真实的教学环境,使其切身体验,并且提高了学生掌握知识、技能的效率,达到优化教学过程,提高教学质量的目的。
一、虚拟现实技术简述
虚拟现实( Virtual Reality,VR) 技术是目前计算机领域中引起广泛关注的研究前沿和热点之一,它利用计算机生成逼真的三维空间环境,通过视、听、触觉等作用于用户,使之与环境直接交互,产生身临其境的感觉。该技术是计算机图形学、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术以及人工智能技术等多种学科技术的交叉与综合。虚拟现实的特征可归纳为三个“I”,即沉浸、交互、构想。
一个虚拟现实系统必须具备沉浸感,用户在虚拟环境中具有身临其境的感觉,能够自由的运动,观看风景,就和真实的世界一样。虚拟现实与通常 CAD 系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的,它不是一个静态的世界,而是一个开放、互动的环境,虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响,这是 VR 的第二个特征,即交互性。构想性是指虚拟现实不仅仅是一个演示媒体,而且还是一个设计工具,它以视觉形式反映了设计者的思想,达到所看即所得的完美境界。
虚拟现实技术复杂,而且构成系统的设备比较昂贵,投资巨大,所以最初只在军事、航天等少数领域得到发展。近年来,随着计算机性能的提高和价格的下降,虚拟现实技术已广泛应用于医学、建筑和工程、科学、金融、电子商务、游戏和教育等方面。虚拟现实的三个基本特征沉浸感、交互性和构想性使之在教学上具有特殊优越性,其在教育教学领域中的应用前景非常广阔。
二、虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实技术与多媒体技术的主要区别在于不仅仅把图片、文字、声音和动画结合在一起,更主要的是它为用户创造了一个虚拟环境,用户不再是被动地接受知识,而是主动的、多方位的和虚拟环境直接交互,从而获得知识。正是这一特点改变了以往学生的学习方式,使虚拟现实技术进入课堂成为当前研究热点。目前,国外已经开发出许多针对教学的虚拟现实系统。利用此技术可以建立“虚拟物理实验室”,学生在虚拟实验室里可以作各种实验,亲身体验失重的感觉,使学生对物理概念和定律有了更深的理解; 在“化学虚拟系统”中,学生可以通过数据手套操作虚拟环境中的化学分子的运动,观察分子结合的化学反应,由此学到现实教学中无法感受的知识; 在医学院的教学中,虚拟现实技术更是发挥巨大的作用,利用“虚拟手术台”使学生无需通过病人就可以迅速安全地掌握各种复杂的手术操作; 军事院校学生利用飞行模拟器进行飞行训练是一种最安全高效的训练方式。此外,虚拟现实技术和网络技术的结合产生了“虚拟教室、学校”,使网络学习成为一种新的学习模式。
三、虚拟现实技术在采矿专业教学中的应用
(一)采矿专业教学特点
采矿工程专业在我国属于艰苦专业,而且实践性要求比较高,专业课程主要有《矿山测量学》、《矿山压力与控制》、《采掘机械》、《井巷工程》、《通风与安全工程》、《煤矿开采学》等,在学习阶段先后有三个实习环节,认识、生产及毕业实习。采矿专业的特点要求在教学中必须与生产实际相联系,所设置的三个实习环节也是为这一目的服务。通过上课和实习,学生应该对采矿专业知识有比较深入的理解,能够完成矿山规划设计,但通过毕业设计环节我们认识到学生对专业知识的理解不够透彻,尤其涉及到实际生产环节的设计,达不到预想效果,这说明我们的专业教学存在不足。
首先,在以往采矿专业教学中采用传统的教学方式,课堂教学以黑板为工具,以单纯教师教授的方法,向学生灌输知识,课堂教学结合采矿实际不够,学生的学习主动性、积极性不高,对专业知识的理解不够深入; 其次,采矿专业实习地点在矿山,条件一般比较艰苦,下井实习具有一定的危险性,学生实习兴趣不高。同时,由于受井下实际生产的限制或者实习经费不足的影响,学生真正深入现场的机会不多,由此引发学习和实际相脱节,最终造成采矿专业的教学往往达不到大纲要求。为此我们必须改进传统的教学方法,结合专业特点,将现代计算机技术引入教学,发挥学生学习的主动性、积极性和创造性,提高采矿专业教学质量。
(二)虚拟现实技术的应用
该技术在教育教学方面的应用已经取得了不小的成就,也已得到国内外教育界的肯定,它的三个基本特征决定了将其引入教学必然会提高学生学习的积极性,给传统教学注入新的活力。采矿专业教学主要有课堂教学和实习教学两个环节,针对这一特点,利用虚拟现实技术可以分别开发“采矿专业课程虚拟教学”和“虚拟实习”系统,其中包括各门课程子系统和各种实习场景子系统。
在 《采掘机械》课中主要学习矿山机械设备工作原理和实际应用,其中的大型设备只能从书本中看到图片,很难看到实际模型。应用虚拟现实技术可以开发出 “矿山机械设备虚拟系统”,学生在这个系统中不仅可以看到设备的结构,了解工作原理,还可以身临其境亲自操作这些设备; 针对《井巷工程》课程开发 “虚拟巷道系统”,学生可以进入巷道自由漫游,了解各种巷道的结构、用途以及支护方式等,同时可以发挥自己的想象性,设计各类巷道,完成之后立即进入巷道检查设计是否合理,完成交互式设计,图 1 所示为矩形巷道虚拟环境; 《煤矿开采学》是采矿专业最主要的课程,也是与实习环节联系最紧密的,“虚拟矿山系统”的开发,既能满足课堂教学要求,又为学生实习提供虚拟环境。图 2 所示为综采工作面虚拟现实系统,学生进入虚拟环境如同真正走入井下综采工作面,不仅可以自由漫游,而且可以在工作面亲自操作开动采煤机割煤、移液压支架和推动刮板输送机,这些内容在书本中是学不到的,即使在井下实习的时候也很难有机会如此近距离观察,更不可能亲自操作。图 3、图 4 所示为采场覆岩垮落动态虚拟系统,通过该系统,学生可以设置采场顶板参数,计算顶板的初次垮落步距和周期垮落步距,模拟各类顶板的垮落过程,在了解矿山压力的各类假说的同时,掌握顶板来压规律,为将来的实践操作打下扎实的基础。
图1 虚拟巷道漫游系统
图2 综采工作面虚拟现实系统
图3 采场覆岩垮落动态虚拟系统场1
图4 采场覆岩垮落动态虚拟系统场2
结 论
虚拟现实技术在采矿专业的教育教学过程中的应用成果是较为显著的,它的应用优化了教学过程、激发了学生学习的积极性、提高了专业教学质量,并可解决实习教学中的经费不足、实习环境危险和学生难以深入现场等问题。它的研究对探索和发展现代教育思想、提高教育技术水平、改善实验实训环境、培养具有创新意识和创新能力的人才具有深远的影响。
参考文献
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[3] 杨景琴,陈坚.VRML 中粒子系统在虚拟化学实验室构建中的应用研究[J].计算机光盘软件与应用,2012. ( 4) : 102-103.
采矿专业前景范文6
一、自主创新总体情况
1.地质方面钒钛磁铁矿中的钒和钛是非常重要的战略金属,国内以攀枝花地区为代表的钒钛磁铁矿,国家从上世纪60年代就投入大量的人力、资金,从事地质探矿及研究、实验工作,已经取得较为明显的成果。陕西洋县钒钛磁铁矿有限责任公司(以下简称“洋县钒钛磁铁矿”)从上世纪60年代开始进行地质工作,70年代初期和80年代又分别进行了一些地质工作,以探明铁矿资源为主,同时研究钒和钛的赋存情况,定性为贫钒钛铁矿,近年也仅作为铁资源的开发和利用。近年来铁、钒、钛产品价格处于低谷,对钒钛铁的综合开发利用是必然的选择。磁黄铁矿中普遍存在金属硫化物,多种有色金属元素伴生的前景是地质工作的希望所在。钒钛磁铁矿是陕西有色工业新的增长点。以冶矿集团为代表,从2013年开始,不断加强对钒、钛等有色金属产业科技人才队伍建设,加大地质勘探工作,对洋县钒钛磁铁矿进行了较为深入的地质工作。另一方面着力于提升磁铁矿的工业储量,一方面依据火山岩型钒钛矿基性和超基性岩成矿可能存在铂族元素的理论,以及上世纪60年代地质成果的指导,加大对伴生贵金属的研究。另外,根据洋县钒钛矿矿物学的研究成果,洋县钒钛磁铁矿普遍赋存硫化物特点,开展了对金、银、铜、钴、镍、钪等有色金属的研究。为了使地质科研资金投入高效,强化地质技术人才队伍建设,在地质找矿工作中强化实施了项目管理模式,制定出台了《地质勘探工作规范》、《科研成果奖励试行办法》等相关文件,通过专题培训、外出交流、请专业地质人员授课等形式,不断强化技术人员业务技能的提升,有力推动了各项地质找矿工作的有序、高效发展,取得良好的成果。截止2014年底,洋县钒钛磁铁矿先后投入资金5000余万元。毕机沟矿区探明的磁铁矿储量较上世纪80年代中后期地质探明储量增长了约10倍,同时探明的钛和钒的工业储量也增长约10倍。通过加大对贵金属元素的找矿工作,在毕机沟矿区和杏树岭矿区发现有0.139~2.072g/t的铂族元素,普遍存在于含磁铁矿的基性和超基性岩内;在杏树岭矿区发现钒钛磁铁矿岩体内含金0.08~0.15g/t;通过矿物学加工分析,发现有不同含量的镍、钴、钪元素。
2.采矿方面采矿是一个尽可能多的开采资源、同时降低资源浪费和贫化的过程。根据已掌握的地质资料,选择合理的开采方法,确定适当的生产规模以及选择合理的装备,降低开采成本,保持最佳的采矿技术经济指标,是采矿技术的要求。山坡露天开采中,台阶高度、爆破孔网、运搬方式的设计,穿孔、挖装,以及运输设备的选型,现场组织调配及安全管理,是采矿研究的主要内容。洋县钒钛磁铁矿毕机沟矿区适用于露天开采方式,先山坡露天,后转入凹陷露天,现阶段处于山坡露天阶段。由于洋县钒钛磁铁矿属多金属伴生的贫矿,铁、钛含量均比攀枝花地区低,但是钒含量远超过攀枝花地区,铂、金、钪等也有开发前景。设计科学的采剥及运搬工艺,选择合理的设备及配置,是控制采矿成本的根本;研究开采边界、确定边坡稳定性参数,是确定露天开采规模及开采量、年下降速度、安全管理的重要内容。设计合理的台阶高度、穿孔网络布置、填装药量,是控制开采过程成本,减少损失、降低贫化的重中之重。大型露天矿多数采用大型挖装设备配套超大型汽车运输,不仅运输成本高,且矿区调度管理难度大,安全系数低,同时采区粉尘污染严重。洋县钒钛磁铁矿毕机沟矿区研究采用溜井胶带输送方式,不仅大幅度降低运输成本,从安全、环保、调度、维修等方面也大幅度降低成本和管理难度。对露天边坡稳定性研究同样具有前瞻性。台阶坡面角的大小直接影响露天矿最终边坡安全稳定性,通过岩心取样、岩体力学性质研究,山坡露天及凹陷露天坑不同台阶坡面角应力分布研究,以及对台阶坡面角取值规律验算等,确定山坡露天的台阶边坡面角取值在65~70°,凹陷露天的台阶坡面角取值在55~60°。从2014年初开始,毕机沟采区逐步完善地质、测量、采矿技术,现场管理各方面的管理制度,先后制定了《采区技术员岗位职责》《采区技术员工作标准》,规范技术工作程序;制定《矿石管理办法》,从炮孔和孔网设计,到装药量控制,管控矿石贫化和损失以及爆破效果;制定《火工用品审批制度》、《边坡管理制度》、《运输管理制度》、《排土场管理制度》,使采区安全管理规范运行。通过这些制度设计,加强了基础管理,强化了技术人员工作规范性,提升了现场管理水平。3.选矿方面根据不同的矿物性质、含量、选别差异等,需采用不同的选矿方法,有物理选矿、化学选矿等。洋县钒钛磁铁矿的选矿方法需根据矿石赋存特性,以及铁、钒、钛及其他伴生有色金属情况综合考虑。洋县钒钛磁铁矿属贫铁矿,铁钒钛共生,同时伴生其它多种有色金属,且含量均较低。根据矿物研究成果,主要矿物钛铁矿和钛铁晶石及磁铁矿之间的嵌布关系极为密切(成微细连晶),故用物理选矿方法使钛矿物与磁铁矿有效分离是极为困难的。根据长沙矿冶研究院《洋县钒钛磁铁矿矿石可选性工业试验报告》,结合对选铁和选钛工业数据的分析和研究,制定合理的综合回收利用技术方案,对洋县钒钛磁铁矿多种金属综合利用意义重大。从2014年以来,先后成立科技攻关小组,确定选铁、选钛、多金属回收、铁钒分离的攻关小组负责人,成立实验室,建设试验线;制定出台了《科研成果奖励试行办法》,针对取得实际经济效益的攻关项目,对提出创新性工艺思路或发明等的人员进行物质和精神方面的奖励,并制定个人或小组奖励同攻关取得的经济效益持续挂钩,以激励科技人员的攻关积极性。通过持续不断研究,逐步明确洋县钒钛磁铁矿的选矿思路,即先选铁,后综合回收选铁后尾矿中的钛,在选钛及钛产品深加工过程中回收铂、镍、钴、钪等有价金属,选铁后在铁精矿中五氧化二钒的含量可以富集至0.8%~1.2%,采用钒铁分离技术制备还原铁和富钒渣。通过同长沙矿冶研究院共同研究,在“超低品位钒钛磁铁矿选冶”方面取得中国有色金属工业协会科学技术一等奖。传统的选铁工艺一般为“三段一闭路”,流程长、维护工作量大,安全和环境不易管控。经过对国内外同类成熟矿山经验考察、收集、分析,反复研究对比,洋县钒钛磁铁矿采用破碎-弱磁抛废-半自磨-球磨-磁选工艺,处理量大、流程短、综合成本低、管控简便。攀枝花地区的钛金属回收技术,经过多年持续不断研究和实验,目前采用在炼钢过程中渣富集成为富钛渣,再深加工成为其他钛半成品利用;洋县钒钛磁铁矿中含三氧化二钛平均为2.5%~3.5%,比攀枝花地区矿石低很多,对普通钢铁企业反倒是炼钢过程的负面因素。通过研究洋县钒钛矿物特性,经过反复试验、论证,确定了重选-强磁选-浮选工艺,综合成本低,产品质量可靠,生产成含三氧化二钛不低于47%的半成品,作为继续深加工成为钛白粉或其他富钛产品的原料。
二、存在问题分析
1.地质方面对汉中至安康大区域的地质构造研究有待深入。之前的地质工作研究了整个汉中至安康地区钒钛磁铁矿的成因、构造等,对铂族元素、钪元素、以及镍钴铜等有色金属元素的成因、分布、特征等研究不够甚至缺乏,导致前期矿山开发仅限于对铁的资源回收,最多回收了部分钛资源,造成资源的浪费。需要从大区域成矿理论研究入手,深入研究贵金属、有色金属同钒钛磁铁矿的关系,研究毕机沟矿区地幔柱成矿理论的可能性、可靠性,以及可能带来的找矿前景。地质技术人员队伍参差不齐有待加强。地质单位受自身企业管理影响及行业竞争影响,野外地质工程质量和室内地质研究工作质量均有下滑迹象。提升地质单位管理水平,加强技术人员业务技能培训,完善地勘单位工作质量评价体系以保障地质工作质量是必要的。洋县钒钛磁铁矿对已有地质资料的研究和利用还不够充分,地质工作还不能很好地对生产起到指导作用,需要从地质技术人员的配备、人员业务技能提升方面入手,制定合理的激励机制,深入研究已有的地勘资料,充分利用科技手段、应用软件,同生产结合,不断修订和丰富地质资料,为采矿设计提供更加直观、真实的资料。
2.采矿方面整体技术水平和装备水平不高。之前小而散、小而乱的局面是主流。开拓运输方式有待优化。目前汽车运输是唯一方式,维护量大、安全管理难度大、成本高、粉尘导致环境污染严重。矿山的数字化、信息化建设基础薄弱。地质测量工作、采矿设计工作、装备管理、现场管理等方面提升数字化应用空间很大,利用网络平台提升设计、实施、反馈、分析、评判空间很大,需研究解决。矿山开发和生态治理之间的平衡需要加强。露天矿山开发导致植被毁坏、水土流失,剥离弃土形成滑坡体造成潜在的地质灾害,需要有开发利用—恢复治理的思路,杜绝只管开发不管治理的行为。
3.选矿方面选矿设备落后于国内同类矿山。设备能耗高、维护不方便、操作难度大。生产过程自动检测和自动控制水平不高。基本没有自动检测与控制。数字化、信息化建设基础薄弱。选矿工艺流程管控、过程质量管控、设备管控、尾矿库管理等方面提升数字化应用空间很大,利用网络平台收集分析、优化过程管控能力以达到最终降低成本的目标能力还有限。未能对其他有色金属综合利用。仅回收铁和钛,未能有效实现综合利用资源之目的。
4.其他方面尚需健全企业的研发机制,提高企业创新能力,进行充分的市场调研,科学论证深加工产品的工艺路线。科技项目偏少,产生的效果对推动产业技术进步意义有限。科技项目申请渠道不畅,项目级别偏低。缺少一批科技人才,特别是学科带头人。一些项目的科技含量低,有低水平重复的现象。科技创新工作还存在许多需要改进的方面。一是创新发展极不平衡,对选矿工艺的研究较多,但对地质和采矿的研究偏少。二是科技投入比例失衡,对地质和采矿技术人员的再培训和技能提升重视程度不够。三是人才结构不尽合理,技术人才断档,缺少资深技术人才。四是激励机制还不够完善,激励机制还有待优化,一线员工的创新热情还没有充分调动起来。
三、对策和措施