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【關鍵詞】“三軟”煤層;沖擊地壓;突出力學機制
就我國目前煤炭企業(yè)的發(fā)展狀況來說，在2000年已經(jīng)實現(xiàn)了采煤機械化的程度達到76%的目標，實現(xiàn)這個目標的有效途徑就是攻克了煤層沖擊地壓誘導的煤與瓦斯突出的難題。
1 “三軟”煤層沖擊地壓誘導的煤與瓦斯突出力學機制的內(nèi)涵
1.1 “三軟”煤層的沖擊地壓的含義
“三軟”煤層是指在煤礦開采過程中會遇到煤層結(jié)構(gòu)較為復雜、發(fā)育較為脆弱的礦山，在這類的礦山開采中常常會因為地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而形成一定的沖擊地壓，即在煤礦的開采過程中由于工作的井體或者是開采周圍的巖體，在彈性變形的瞬間釋放出巨大的能量而產(chǎn)生了巨大的破壞[1]。
1.2 煤與瓦斯突出力學機制的內(nèi)涵
在礦山開采中的沖擊地壓往往會造成煤與瓦斯突出，這是一種強烈礦山內(nèi)部的動力不穩(wěn)現(xiàn)象[2]，對礦山和施工開采人員的安全都造成很大的威脅。一般來講都是由于開采過程中的煤層沖擊地壓造成的。
在礦山開采中要想實現(xiàn)開采工藝不斷創(chuàng)新和開采機械化程度，就需要針對“三軟”煤層沖擊地壓誘導的煤與瓦斯突出的問題，制定有效的預防措施，避免開采過程中不必要的損失和傷亡。
1.3 “三軟”煤層沖擊地壓的特征
發(fā)生在煤礦中的沖擊地壓對于礦山的安全會造成很大的威脅。主要包含以下的特征：（1）瞬發(fā)性，沖擊地壓的出現(xiàn)是沒有特定的規(guī)律，沒有明顯的征兆，很難對此作出有效的預防措施;（2）破壞性，雖然這種沖擊力出現(xiàn)的突然而且時間較短，但是帶來的破壞卻是很大的，輕則造成頂板瞬間下沉，重則造成人員傷亡;（3）復雜性，因為地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，煤礦礦山所處的地理環(huán)境是很復雜的，當“三軟”煤層出現(xiàn)沖擊地壓時就會因為地質(zhì)現(xiàn)象的復雜性而出現(xiàn)各種各樣的狀況。
“三軟”煤層沖擊地壓誘導煤與瓦斯突出實際上就是：在礦山開采中由于礦體中結(jié)構(gòu)受外力影響發(fā)生變化，同時形成巨大的沖擊力，而導致礦山中煤與瓦斯突出，這對礦體和人員都會造成巨大的損傷。
2 煤與瓦斯突出力學的過程
2.1 煤與瓦斯突出力學的過程
煤與瓦斯突出是有一個完整的過程的。在準備階段，就是礦山的開采、挖掘?qū)τ诘V山原本的受力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響，因而煤巖內(nèi)部的瓦斯壓力、吸附和解析狀態(tài)都發(fā)生了相應的變化，當這些變化累積到一定程度的時候，就進入到突出發(fā)動的階段了，但是在一般的情況下，這些累積起來的變量都不會達到突出的臨界點，如果之前處于靜止狀態(tài)的煤巖體破壞失穩(wěn)并被拋出，就是進入了突出的發(fā)動階段[3]。在突發(fā)的發(fā)展階段就是指從突發(fā)的發(fā)動到結(jié)束的這一整個過程，持續(xù)會有煤巖體被破壞、失穩(wěn)和排除的過程，這就會導致過程中煤和瓦斯不能承受壓力外傾、泄露。這個過程可能導致兩種結(jié)果，不斷達到臨界點，持續(xù)出現(xiàn)突出;另一種就是變量漸漸減小，并且能形成新的平衡。
2.2 出現(xiàn)煤與瓦斯突出的原因
出現(xiàn)煤與瓦斯的突出原因有很多，具體包括以下幾點：（1）煤巖因為蠕變而導致失穩(wěn)，從而導致突出;（2）來自煤巖體外部的壓力和動力。在進行開采的過程中常常會運用到許多器械，當這些器械在礦井內(nèi)操作時就很容易對礦體本身造成一定的影響。有可能是使用途中突然加速了破壞，也有可能是在開采結(jié)束后巖體所積累的變形因素發(fā)生了變化而導致了媒體的斷裂。而且在開采中運用到的風鎬作業(yè)、采煤機切割等工藝，本身就會導致煤巖體失穩(wěn)，這樣往往就會迅速的失去承受壓力的能力。另外一種工藝爆破也會在很大程度上影響煤巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在爆破的時候往往會釋放出較大的能量，可能會導致巖體直接被拋出，這樣就破壞煤巖體的穩(wěn)定，也會造成煤與瓦斯的突出;（3）在煤巖體中本身就存在結(jié)構(gòu)較為脆弱的部分，在一般的外力作用下容易改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導致巖體失穩(wěn)，抗壓、變形能力減弱，這樣就導致巖體中煤與瓦斯突出;（4）一般情況下，煤巖體在面對外力情況下，即使出現(xiàn)形變與斷裂也可以及時的形成新的平衡，煤巖體既可以一直保持平穩(wěn)的狀態(tài)，但是在某些特殊的情況下，煤巖體不能承受較高的壓力，不能形成新的平衡，這樣就導致在一定的區(qū)域內(nèi)煤巖體失穩(wěn)，從而造成煤與瓦斯突出，甚至造成人員傷亡[4]。
3 煤與瓦斯突出的力學機理
3.1 煤巖失穩(wěn)
在煤礦的開采與挖掘過程中，煤巖受力過程中全應力發(fā)生變化在圖1中就可以清楚的看出隨著外部壓力的大小不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化也越劇烈[4]。一般，煤巖在荷載作用下都會發(fā)生變形，隨著壓力的不斷增加，變形的程度也在不斷的加深。有的時候雖然已經(jīng)沒有應力了，但是形變的過程還沒有停止。由于煤巖變形的程度在不斷的加深，煤巖內(nèi)部的結(jié)構(gòu)破壞更大，這樣就會大大減少煤巖承載力，最終失穩(wěn)而造成煤與瓦斯突出。
圖1 煤巖受力過程的應力應變曲線及蠕變曲線
3.2 采掘工作面圍巖的力學破壞形式
煤巖內(nèi)部的瓦斯的存在會相應的降低有效應力和抗剪強度降低，這樣就會對煤巖內(nèi)部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的拉力，這樣煤巖定底部的內(nèi)部平衡就會被破壞。而且伴隨著煤礦井體內(nèi)做產(chǎn)生的裂縫不斷的增大，裂縫內(nèi)所受到的壓力就越來越小了。如果在裂縫里的瓦斯壓力不發(fā)生變化的話，瓦斯本身具備的壓力就會對于煤巖結(jié)構(gòu)形成極大的拉伸力，在達到一定程度的時候，就會破壞媒體，裂縫不斷增大，最終導致煤巖出現(xiàn)破裂。而且瓦斯作為氣體存在，可以持續(xù)不斷的造成破壞，而且可以不斷加深破壞的程度。
4 如何預防“三軟”煤層沖擊地壓誘導煤與瓦斯突出
4.1 制定完善的預防機制
“三軟”煤層沖擊地壓誘導的煤與瓦斯突出在煤礦的開采與施工中是很危險的，容易造成煤礦事故。因而各個煤礦企業(yè)與公司，應該根據(jù)本次施工的地質(zhì)材料等對施工中可能出現(xiàn)沖擊地壓的區(qū)域做出標記，并且能夠根據(jù)本企業(yè)的技術資金條件對于這些問題作出相應的預防措施。重視在“三軟”煤層中底板硬巖夾層的存在，雖然局部的底板硬巖夾層不會對施工造成影響，但是在隧道中的硬巖夾層就很可能因為采動的外力作用下，產(chǎn)生裂縫，使吸附的瓦斯解析為游離瓦斯，長時間的累積，就會導致煤與瓦斯突發(fā)。因此要根據(jù)這一重點防治對象制定出詳細完善的計劃，避免底板硬巖夾層的破裂和瓦斯的泄露。
4.2 強化區(qū)域預抽
有的煤礦的礦山開采不具備保護層，在開采的時候就要格外注意設置保護層。因此可以采用強化區(qū)域內(nèi)預抽的方法，通過這種方法，可以有效的減少煤巖中瓦斯的含量和承受的壓力，這是預防煤與瓦斯突出最有效的方法。其實就是在采礦過程中對干彈性模巖層或者是夾層的底部通過爆破或者是鉆孔來預防底板變形和彎曲。這樣就可以有效的減少開采過程中所承受的壓力，減少了煤與瓦斯突出的外在動力，有效的控制煤與瓦斯的突出。
5 結(jié)束語
“三軟”煤層沖擊地壓誘導煤與瓦斯突出，對煤礦安全生產(chǎn)，創(chuàng)造經(jīng)濟效益都帶來了消極的影響。因而要求煤炭企業(yè)要根據(jù)實際情況和煤與瓦斯不僅可以保證資源開采的效率和安全，同時也提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
參考文獻：
[1]齊建軍，王巖.三軟煤層深部掘進工作面瓦斯抽放技術[J].中國礦山工程，2010（02）.
[2]孫葉.煤瓦斯突出研究現(xiàn)狀及其研究方向探討[J].地質(zhì)力學報，2008 （2）.
[關鍵詞]巖石 物理力學性質(zhì) 煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性
[中圖分類號] O645.16+1[文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-10-50-1
1巖石的基本物理性質(zhì)
1.1容重和密度
巖石單位體積（包括巖石中孔隙體積）的重量稱為容重。根據(jù)巖石試樣的含水情況不同，容重可分為干容重、天然容重和飽和容重，一般未說明含水狀態(tài)時是指天然容重。
巖石的密度定義為巖石單位體積（包括巖石中孔隙體積）的質(zhì)量，巖石的容重取決于組成巖石的礦物成分、孔隙大小以及含水量。當其它條件相同時，巖石的容重在―定程度上與其埋藏深度有關。一般而言，靠近地表的巖石容重往往較小，而深層的巖石則具有較大的容重。巖石容重的大小，在一定程度上反映出巖石力學性質(zhì)的優(yōu)劣，通常巖石容重愈大，其力學性質(zhì)愈好。說明煤層穩(wěn)定性越強。
1.2比重
巖石的比重就是巖石的干重量除以巖石的實體積（不包括巖石中孔隙體積）所得的量與1個大氣壓下40C時純水的容重的比值。巖石的比重可采用比重瓶法測定，試驗時先將巖石研磨成粉末，烘干后用比重瓶法測量，其原理和方法與土工試驗相同。巖石的比重取決于組成巖石的礦物比重，巖石中重礦物含量越多其比重越大，大部分巖石比重介于2.50至2.80之間。
1.3含水率、吸水率和飽水率
天然狀態(tài)下巖石中水的重量與巖石烘干重量比值的百分率稱為巖石的天然含水率。巖石吸水率的大小取決于巖石中孔隙數(shù)量多少和細微裂隙的連通情況?？紫队?、愈多、孔隙和細微裂隙連通情況愈好，則巖石的吸水率愈大。
巖石的飽和吸水率亦稱飽水率，是巖樣在強制狀態(tài)（真空、煮沸或高壓）下，巖樣的最大吸入水的重量與巖樣的烘干重量比值的百分率。在高壓條件下，通常認為水能進入巖樣中所有敞開的裂隙和孔隙中去，國外采用高壓設備使巖樣飽和，由于高壓設備較為復雜，國內(nèi)實驗室常用真空抽氣法或煮沸法使巖樣飽和。飽水率反映巖石中張開型裂隙和孔隙的發(fā)育情況，對巖石的抗凍性有較大的影響。從而影響頂?shù)装宓姆€(wěn)定性。
1.4孔隙率
巖石試樣中孔隙體積與巖石試樣總體積的百分比稱為孔隙率。孔隙率分為開口孔隙率和封閉孔隙率，兩者之和總稱孔隙率。由于巖石的孔隙主要是由巖石內(nèi)的粒間孔隙和細微裂隙構(gòu)成，所以孔隙率是反映巖石致密程度和巖石力學性能的重要參數(shù)。它影響著頂?shù)装宓姆€(wěn)定性。
1.5巖石的滲透性
巖石的滲透性是指在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力。巖石的滲透性可用滲透系數(shù)來衡量。滲透系數(shù)的物理意義是介質(zhì)對某種特定流體的滲透能力。因此，對于水在巖石中滲流來說，滲透系數(shù)的大小取決于巖石的物理特性和結(jié)構(gòu)特征，例如巖石中孔隙和裂隙的大小、開閉程度以及連通情況等。
1.6巖石的軟化性
巖石的軟化性是指巖石與水相互作用時降低強度的性能。軟化作用的機理也是由于水分子進入粒間間隙而削弱了粒間聯(lián)結(jié)造成的。巖石的軟化性與其礦物成分、粒間聯(lián)結(jié)方式、孔隙率以及微裂隙發(fā)育程度等因素有關。大部分未經(jīng)風化的結(jié)晶巖在水中不易軟化，許多沉積巖如粘土巖、泥質(zhì)砂巖、泥灰?guī)r以及蛋白巖、硅藻巖等則在水中極易軟化。巖石的軟化性高低一般用軟化系數(shù)表示，軟化系數(shù)是巖樣飽水狀態(tài)下的抗壓強度與干燥狀態(tài)的抗壓強度的比值。
1.7巖石的崩解性
巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時失去粘結(jié)性并變成完全喪失強度的松散物質(zhì)的性能。這種現(xiàn)象是由于水化過程中削弱了巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)引起的，常見于由可溶鹽和粘土質(zhì)膠結(jié)的沉積巖地層中。巖石崩解性一般用巖石的耐崩解性指數(shù)表示，這個指標可以在實驗室內(nèi)做干濕循環(huán)試驗確定。對于極軟的巖石及耐崩解性低的巖石，還應綜合考慮崩解物的塑性指數(shù)、顆粒成分與耐崩性指數(shù)劃分巖石質(zhì)量等級。
2巖石的變形特性
在荷載作用下，巖石首先要發(fā)生變形，當作用的荷載不斷增大，或當荷載超過某一數(shù)值而保持恒定不變時，隨著該恒定荷載作用時間的延長，均可導致巖石的破壞。因此，巖石的變形和破壞，是在荷載作用下巖石性能變化過程中的兩個不同階段，變形階段含有巖石破壞的因素，而巖石的破壞階段則可看作是變形不斷發(fā)展的最終結(jié)果。
3巖石的強度特性
根據(jù)加載速率的大小，巖石的強度可分為靜載強度和動載強度。
4巖石的硬度
巖石的硬度表示巖石表面抵抗工具侵入的能力，它可用靜壓入硬度和沖擊硬度來表示。
4.1沖擊硬度
使沖錘（又稱施密特錘）以一定的速度沖擊巖石表面，沖錘的回彈高度可作為表征沖擊硬度的指標。
4.2靜壓入硬度
一定形狀、一定材料的壓頭，以靜力壓入巖石的表面使之產(chǎn)生非彈性變形或破壞時，受壓巖石單位接觸面積上的壓力值稱為巖石的靜壓入硬度。
5巖石的磨蝕性
巖石的磨蝕性是指巖石對工具的磨蝕能力。主要影響因素有巖石成分、結(jié)構(gòu)、硬度和其中的石英含量。
6結(jié)論
對巖石的這些物理力學性質(zhì)的深入了解和分析，是煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性的研究的關鍵，對煤層頂?shù)装宓姆€(wěn)定性影響很大。
參考文獻
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關鍵詞：煤地質(zhì)學；課程融合；知識體系；復合型人才
中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0171-03
一、引言
我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和資源環(huán)境壓力的增大促進了地質(zhì)工作的快速發(fā)展，但是目前一線地質(zhì)人才嚴重不足，極大地制約了地質(zhì)工作的進展，高等院校肩負著為國家培養(yǎng)高級專人才，發(fā)展科學技術文化和促進現(xiàn)代化建設的重任，因此地質(zhì)工作的發(fā)展急需培養(yǎng)教學―科研―生產(chǎn)一體化型綜合地質(zhì)人才，以適應社會發(fā)展的需要[1，2]。當代社會學科交叉是推動大學知識創(chuàng)新的內(nèi)在驅(qū)動力，是培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才的重要途徑，也是我國大學生順應國家戰(zhàn)略發(fā)展的必然選擇[3]，眾多教育工作者從不同學科角度分析了多學科一體化的教學思想，選用多樣化的教學方法，應用到人才培養(yǎng)過程中，在提高學生科學素養(yǎng)的過程中取得了顯著成效[4-9]?！懊旱刭|(zhì)學”課程作為我校地質(zhì)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，現(xiàn)代社會發(fā)展需求對本課程體系結(jié)構(gòu)及教學內(nèi)容組織等各環(huán)節(jié)提出了更高的要求，因此本文以“煤地質(zhì)學”課程為例，探討多門課程相融合的教學方法，培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力和解決問題的能力，對提升學生就業(yè)的競爭力具有重要的現(xiàn)實意義。
二、《煤地質(zhì)學》課程教學中的主要內(nèi)容
煤是由古代植物死亡、堆積、埋藏、后期成巖及變質(zhì)作用后演化而來，這一過程有古植物、古氣候、古構(gòu)造與古地理等因素共同參與而成。因此《煤地質(zhì)學》課程教學內(nèi)容主要包括五大方面（見圖1）：（1）成煤作用過程，主要研究由植物轉(zhuǎn)變成煤的這一復雜的作用過程，以及不同成煤階段的特征、條件、影響因素及演化過程，理解煤的形成演變原因，這是煤地質(zhì)學的重要理論組成部分。（2）煤的物理性質(zhì)及煤巖學特征，采用巖石學和化學研究方法及手段研究煤的宏微觀屬性，為煤炭資源的工業(yè)利用提供基礎。（3）成煤沉積體系的劃分，分析成煤盆地水動力機制及不同成煤沉積體系演化對煤的物質(zhì)組成、煤層、煤系形成、分布的控制作用，是煤炭資源預測的理論依據(jù)。（4）聚煤盆地的形成與演化，其中起主導作用大地構(gòu)造因素是重點探討的內(nèi)容，包括聚煤盆地的特征及類型與大地構(gòu)造之間的關系，通過盆地構(gòu)造演化的分析預測煤層的賦存變化。（5）煤的聚積與分布規(guī)律，此部分內(nèi)容需要在區(qū)域地質(zhì)研究的基礎上，借助煤盆地分析方法和原理，研究煤在特定地殼中的聚積和分布規(guī)律，為煤田地質(zhì)勘探提供理論指導[10]。
從《煤地質(zhì)學》五大塊教學內(nèi)容中可以看出，這門課程的講解與其他多門地質(zhì)課程緊密相關，講解過程中需要有先修《古生物地史學》、《沉積巖石學》、《構(gòu)造地質(zhì)學》及《巖相古地理學》等課程的基礎理論與內(nèi)容。
三、先修基礎課程與后繼擴展課程之間的關系
1.《煤地質(zhì)學》先修基礎課程?！睹旱刭|(zhì)學》課程在講授之前，要求學生要有一定的地學基礎知識，因此在課程開設之前，學生要先修《巖石學》課程，《構(gòu)造地質(zhì)學》、《巖相古地理》等基礎課程之后，《煤地質(zhì)學》課程才能順利開展?！睹旱刭|(zhì)學》課程是地質(zhì)專業(yè)高年級開設的一門專業(yè)基礎課，每一門先修的課程的學習都是《煤地質(zhì)學》課程內(nèi)容講解的基礎。
例如先修的《巖石學》課程要求掌握巖石學研究的基本方法和手段，在本課程的煤巖特征分析一章就借用了巖石學的研究方法，通過顯微鏡分析技術，識別煤的微觀顯微組分特征，進而可以判斷成煤的原始物質(zhì)來源。此時先修的《古生物地史學》已經(jīng)學習過各地史時期，古生物的種屬分類及繁盛程度，特別是古植物的種類及分布演化等知識為本課程的深入理解與分析提供幫助。在巖石學中沉積巖石學的內(nèi)容對《煤地質(zhì)學》課程中的成煤過程的講解具有很重要的作用。煤層頂?shù)装寰鶠槌练e巖層，煤層就是在一定的沉積環(huán)境中演化發(fā)展的。因此煤層和頂?shù)装鍘r層同樣經(jīng)受過各種各樣的沉積作用。但煤層作為有機物質(zhì)來源又與頂?shù)装宓臒o機物質(zhì)在沉積過程中表現(xiàn)出不同的屬性特征，煤的變質(zhì)作用就是鮮明的例子。含煤巖系在經(jīng)受相同的地質(zhì)作用過程中，煤經(jīng)受變質(zhì)作用轉(zhuǎn)變成變質(zhì)程度不同的煤級，而其他無機巖組并沒有經(jīng)過變質(zhì)作用過程而轉(zhuǎn)變成變質(zhì)巖，這也表現(xiàn)出煤的特殊性。
先修的《構(gòu)造地質(zhì)學》課程要求掌握基本的構(gòu)造類型及在地質(zhì)體中的表現(xiàn)形式，在本課程的聚煤盆地一章就需要利用構(gòu)造地質(zhì)理論知識講解盆地在形成之前、演化過程中發(fā)生的構(gòu)造活動對聚煤過程的控制作用，這類構(gòu)造稱為同沉積構(gòu)造[10]，對煤層形態(tài)及厚度會產(chǎn)生重要的影響，特別是在斷層兩側(cè)煤巖層難以對接，因此斷層屬性的正確判斷對分析煤層的賦存環(huán)境及后期的正確開采具有重要意；而聚煤作用之后的構(gòu)造形跡會嚴重改造煤層的賦存狀態(tài)，對煤層的后期開采產(chǎn)生一定的影響，因此后期構(gòu)造帶的查明有助于解釋煤層現(xiàn)今分布規(guī)律，可指導礦井實際生產(chǎn)問題。因此構(gòu)造地質(zhì)學理論知識在《煤地質(zhì)學》的學習過程中顯得尤為重要。
先修的《巖相古地理學》是研究古地理面貌的學科，通過沉積物及沉積結(jié)構(gòu)等特征，分析沉積體在形成與演化過程中的沉積環(huán)境變遷。而成煤作用過程中從泥炭沼澤的發(fā)育到聚煤盆地的演化，每一階段都離不開沉積環(huán)境的控制，因此《巖相古地理學》教學內(nèi)容可以幫助理解泥炭沼澤的演化與發(fā)展、泥炭的堆積理論以及含煤沉積環(huán)境類型及沉積體系等內(nèi)容，是解釋煤層富集規(guī)律的理論基礎。
2.《煤地質(zhì)學》后繼擴展課程?！睹旱刭|(zhì)學》課程在講授之后，有興趣和有需要的學生可以進一步深入學習與本課程相關的后繼專業(yè)課程，如《石油地質(zhì)學》、《煤成氣地質(zhì)學》、《煤化學》、《煤田地質(zhì)勘探方法》等。
后繼開設的《石油地質(zhì)學》是學習石油資源的成因、成藏與分布等相關理論知識，其中成因問題分析石油的原始質(zhì)料以低等生物為主，而煤以高等植物為主，但二者的演化過程具有相似性，通過《煤地質(zhì)學》課程中學到的煤的成因演化階段，可以幫助理解石油資源的成因問題。
后繼開設的《煤成氣地質(zhì)學》、《煤化學》的學習均需要有一定的《煤地質(zhì)學》基礎知識，其中學習的煤化作用講述了煤化躍變各階段均有大量氣體釋放出來，這正解釋了煤成氣的來源，其中有一部分氣體保存在煤層里面，也是就煤層氣，有一部分運移出煤層就構(gòu)成了天然氣的組成部分。而《煤地質(zhì)學》課程介紹的煤中元素及煤的工藝性質(zhì)內(nèi)容也構(gòu)成了《煤化學》課程的基礎知識，因此《煤地質(zhì)學》課程的學習為《煤成氣地質(zhì)學》、《煤化學》的課程開設鋪墊了良好的基礎知識。另外《煤田地質(zhì)勘探方法》是運用各種技術手段分析、探測煤礦床，正確評價煤炭資源賦存條件，要想準確地得出評價結(jié)果需要了解勘探區(qū)煤層的富集規(guī)律，因此《煤地質(zhì)學》課程中聚煤盆地演化特征及煤層富集規(guī)律等知識點在煤田地質(zhì)勘探內(nèi)容中得到了應用。
四、多門課程相融合的教學手段
現(xiàn)代社會需要全面發(fā)展的人才，要具有扎實的基礎，寬闊的知識面、較強的知識運用能力，以及全面的綜合素質(zhì)和科學創(chuàng)新精神，因此在高校學科發(fā)展過程中需要轉(zhuǎn)變思想觀念，樹立多學科交叉融合的教學理念是今后發(fā)展的必然趨勢，而《煤地質(zhì)學》作為地質(zhì)專業(yè)高年級的基礎課，采取以《煤地質(zhì)學》為核心的多門課程相融合的教學手段，是培養(yǎng)高素質(zhì)、強能力的復合型地質(zhì)人才的前提條件。該體系具有以下方面的特點（見圖2）。
1.多門課程基礎知識的相互滲透與融合，以《煤地質(zhì)學》為核心，先修的基礎課程要求學生要具有良好的基礎知識，同時將先修課程的部分內(nèi)容融入到《煤地質(zhì)學》課的講解過程中，真正體會到理論知識的活學活用。
2.多門學科研究方法的有機結(jié)合，煤作為一種特殊的沉積礦產(chǎn)，與普通沉積巖有共性特征；煤作為有機能源之一，與其他有機能源具有相似成因方式，因此《煤地質(zhì)學》課程中涉及到的研究方法與《沉積巖石學》、《煤層氣地質(zhì)學》、《石油地質(zhì)學》等交叉課程可以很好地進行結(jié)合。
3.復合型人才的培養(yǎng)目標?！懊旱刭|(zhì)學”課程是我校地質(zhì)相關專業(yè)高年級開設的一門重要的專業(yè)基礎課，是為各煤礦企業(yè)單位、煤田地質(zhì)局等與之相關的生產(chǎn)或科研單位培養(yǎng)復合型地質(zhì)人才的基礎課，因此本課程是以復合型人才的培養(yǎng)為目標，緊緊圍繞“煤地質(zhì)學”課程內(nèi)容貫穿多門地質(zhì)學課程的理論方法與實踐應用，要求學生不僅要掌握課本上的知識點，還要有敏銳的觀察能力和扎實的動手操作能力，在工程實踐中能夠靈活運用所學完成任務。
五、結(jié)語
“煤地質(zhì)學”課程是我校資源勘查工程專業(yè)高年級開設的一門重要的專業(yè)基礎課，是為各煤礦企業(yè)單位、煤田地質(zhì)局等與之相關的生產(chǎn)或科研單位培養(yǎng)復合型地質(zhì)人才的基礎課，本課程開設之前需要學生掌握一定的地質(zhì)基礎知識，本課程講述的煤田地質(zhì)理論和方法在煤炭資源勘探和開采過程中可以得出實踐的檢驗，因此本文圍繞“煤地質(zhì)學”課程主要內(nèi)容闡述了與先修基礎課程，如沉積巖石學、構(gòu)造地質(zhì)學、巖相古地理學等內(nèi)容的有機融合，同時關聯(lián)與“煤地質(zhì)學”相關的擴展課程，如煤化學、煤成氣地質(zhì)學、油氣地質(zhì)學、煤田勘探方法等，拓展了學生的學習思路和興趣，實踐了本課程的理論應用。
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如果說前述定性的定義方式具有一定的普遍性，則下面的定量化定義則具有明確的專業(yè)性。首先，根據(jù)課程內(nèi)容的要求先闡述“應用地球物理學”課程中關于“薄層”和“厚層”的定義，由于“應用地球物理學”課程中所包含的地震勘探和地球物理測井內(nèi)容均涉及“薄層”和“厚層”的概念，所以下面分兩種情形分述如下:
1.地震劫探中的量化定義
在地震勘探中，“薄層”和“厚層”的定義包含了地震分辨力的概念在內(nèi)。早在1973年Widess就曾撰文“How量hin15a量hinbed?”探討了地震分辨力極限，并根據(jù)地震反射特性將薄層定義為:厚度小于l/8地震波主波長的地層[’]。之后，關于地震分辨率的爭論一直沒有停止過。到目前為止，大家基本上認同了將1/4地震波主波長作為地震分辨力的量化評價標準〔s一幻，并以此為基準將厚度小于1/4地震波主波長的地層或巖層定義為薄層，反之，將厚度大于l/4地震波主波長的地層或巖層定義為厚層陣’‘〕。顯然，“薄層”與“厚層”的分界線決定于地震波主波長，而地震波主波長不僅與地層的速度有關，還與地層內(nèi)傳播的地震波的主頻率有關。由于地層介質(zhì)的非彈性特性，地震波在地層介質(zhì)中的傳播受到介質(zhì)吸收衰減特性的影響其主頻是不斷變化的，相應地震波的主波長數(shù)值大小也是不斷變化的，因而“薄層”和“厚層”的實際厚度分界線是動態(tài)的、相對變化的。對于同一厚度的地層，在地震勘探問題中，如果其埋藏較淺，則可能為“薄層”，如果埋藏較深，則可能就變成了“厚層”。由此在地震勘探中，關于“薄層”與“厚層”的量化定義是相對的。
2.地球物理測井中的量化定義
作為應用地球物理學的分支之一，地球物理測井資料的分辨能力通常取決于測井儀器的源距或極距等，’〕。因此，地球物理測井中對“薄層”和“厚層”的定義同樣是以測井儀器的垂直分辨率為界進行劃分的。在測井評價中，“薄層”是指平均厚度小于常規(guī)測井儀器垂直分辨率的地層〔’3。與地震勘探中不同，對于確定的測井儀器，其分辨率是確定的。因而，相應于該儀器的“薄層”和“厚層”劃分標準也是確定的，不再具有相對性。此外，地球物理測井中過去也曾采用絕對厚度標準來劃分“薄層”和“厚層”。在通常情況下，薄層是指厚度介于0.osm到0.15m(即5一15em)的砂巖層或砂泥巖互層[l’〕。從上述定義不難看出，不論是地震勘探，還是地球物理測井，地球物理學中關于“薄層”與“厚層”概念的量化定義均是相對的，我們稱之為相對量化定義。這是由地球物理學學科本身的特點決定的。因為地球物理學是建立在嚴格的物理概念和物理定律基礎上的，地球物理學家所看到的是各種物理現(xiàn)象，而不是地質(zhì)體本身，所以，一切定義均是針對所觀測到的物理現(xiàn)象來定義的，這使得許多概念在地球物理問題中多具有相對性廠’sj，除“薄層”和“厚層”的概念外，諸如，“流體”和“固體”的概念、“遠”和“近”的概念等等均背離了傳統(tǒng)生活習慣，它們都是以地球物理參數(shù)作為劃分標準進行定義的，因而是相對的。顯然，只有讓學生明確了地球物理概念的相對性，才能更好地理解“應用地球物理學”課程中關于“薄層”和“厚層”概念的實質(zhì)。就“應用地球物理學”課程而言，在傳統(tǒng)的教學模式中，關于“薄層”和“厚層”概念的教學到此可以圓滿結(jié)束了。然而，在實際教學中，針對傳統(tǒng)教學中經(jīng)常出現(xiàn)的不同學科概念的混淆問題，我們進一步延伸教學內(nèi)容，力求實現(xiàn)地球物理學與地質(zhì)學、煤田地質(zhì)學等課程內(nèi)容融合。
二、打破不同學科壁壘，實現(xiàn)概念整合
考慮到學生在學習“應用地球物理學”課程之前，已經(jīng)學習了“地質(zhì)學”和“煤田地質(zhì)學”等課程，為此，在學生明確地球物理學概念的基礎上，引導學生回顧“地質(zhì)學”和“煤田地質(zhì)學”等課程中的相關概念和具體定義。并通過對比分析闡述其異同，這樣，可以讓學生有豁然開朗的感覺，使學生所學知識融為一體。但是，實現(xiàn)這一過程，要求教師必須深人開展研究，首先自身要明確不同概念之間的差異。為了實現(xiàn)教學目標，我們對于“地質(zhì)學”和“煤田地質(zhì)學”中關于“薄層”和“厚層”的概念進行了深人研究。
1.地質(zhì)學定義
為便于說明問題，首先回顧一下巖層與地層的概念。籠統(tǒng)地講，巖層(或?qū)?是指由兩個界面所限制的巖性相同或近似的層狀構(gòu)造巖石的統(tǒng)稱，既包括沉積巖，也包括火山巖和變質(zhì)巖。其表示一定地質(zhì)時期和一定地質(zhì)作用的產(chǎn)物。而地層則是指地質(zhì)歷史上某一時代形成的一套巖層稱為那個時代的地層，其包含了時間概念在內(nèi)。通常巖層以巖石類型(巖性)命名。由沉積作用形成的巖層稱為沉積巖層，如石灰?guī)r層、砂巖層;由于火山作用形成的巖層稱為火山巖層，如玄武巖層、凝灰?guī)r層等。巖層的上、下界面稱為層面，而上、下層面通常也被稱為巖層的頂面和底面。巖層頂面和底面的垂直距離稱為巖層的厚度[16一8〕。在大多數(shù)情況下，有關層(巖層)的概念主要是針對沉積巖而言的。此時，巖層是沉積巖系的基本組成單位，主要由成分、顏色、結(jié)構(gòu)和內(nèi)部層理構(gòu)造基本均勻一致的巖石組成。沉積巖層的層面通常代表一個沉積條件的突變面或一個侵蝕面。其昭示著一個沉積階段的結(jié)束和另一個沉積階段的開始。它以成分或結(jié)構(gòu)上的不一致性與上下鄰層分開〔’9一繃。沉積巖厚度的大小可以反映單位地質(zhì)時間內(nèi)沉積物的堆積速率或地殼拗陷的程度。沉積巖單層的厚薄，可以反映沉積環(huán)境的穩(wěn)定程度、物質(zhì)粗細變化、沉積間斷頻率等山〕。一般來說，任何巖層的厚度在橫向上都有變化，有時甚至變化很大。為此，根據(jù)厚度的不同地質(zhì)學中對巖層進行了精細地劃分和命名，“薄層”和“厚層”也因此而得名，詳見表1。由表1可見，地質(zhì)家對于巖層的劃分標準和命名尚未完全統(tǒng)一，總體來看，對于厚度大于0.lm的厚巖層的劃分已經(jīng)達成共識，形成了統(tǒng)一的分層和命名標準。目前存在爭議較大的是0.lm以下的巖層。但是，這并不影響我們對于地質(zhì)學中“薄層”與“厚層”的理解。如果不過分苛求細節(jié)，則。.lm就是地質(zhì)學中“薄層”與“厚層”的分界線。換言之，小于0.lm的巖層即為“薄層”，反之，則為“厚層”。
2.煤田地質(zhì)學定義
關鍵詞：煤礦地質(zhì)學；煤礦安全；礦物；巖石；地質(zhì)構(gòu)造；含煤巖系
文獻標識碼：A中圖分類號：TD17 文章編號：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.071
煤礦地質(zhì)學是地質(zhì)學的一個分支，是專門研究煤、煤層和含煤巖系的地質(zhì)特征及成因、分布規(guī)律的科學，主要內(nèi)容有礦物與巖石、地質(zhì)構(gòu)造、煤的形成和含煤巖系、煤田水文地質(zhì)。煤礦安全是研究煤礦安全生產(chǎn)的一門學科，內(nèi)容包括煤礦五大自然災害防治：礦井瓦斯防治、礦塵防治、礦井火滅防治、礦井水防治、礦井頂板災害防治等理論知識。下文重點論述煤礦地質(zhì)對礦井瓦斯、礦井水、頂板管理的影響。
1影響瓦斯含量的地質(zhì)因素
影響瓦斯含量的地質(zhì)因素有：（1）煤的變質(zhì)程度，褐煤沒有產(chǎn)生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；長煙煤吸附能力低，最大吸附量為20～30m2/t；無煙煤吸附能力最強，最大吸附量達50～60m2/t。（2）圍巖和煤層的滲透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地質(zhì)構(gòu)造，斷裂構(gòu)造，張性斷裂有利于瓦斯的排放，壓性斷裂不利于瓦斯的排放。褶皺構(gòu)造，頂板為致密并未暴露地表時，瓦斯含量背斜頂部增大，向斜槽部瓦斯含量減小。頂板為脆性巖石且裂隙較多時，瓦斯含量背斜頂部減小，向斜槽部增大。（4）地下水活動，地下水的流動有利于瓦斯的擴散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（巖層）表面吸附水分子，減少對瓦斯的吸附。水分子占據(jù)了煤（巖層）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地層出露地表的程度越高，越利于瓦斯擴散。（6）煤層埋藏深度，瓦斯風化帶以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯壓力隨深度增加。影響煤與瓦斯突出的地質(zhì)因素有：（1）煤層厚度，大于20cm煤層才會突出；煤層厚度增大，突出增大。（2）煤層埋藏深度，深度增加突出次數(shù)增多，突出強度增大，突出范圍擴大。（3）地質(zhì)構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造帶控制突出范圍。（4）煤的力學性質(zhì)，軟分層突出可能性大。（5）圍巖性質(zhì)硬而且厚，突出危險性增大。（6）其他地質(zhì)因素，巖漿侵入、煤的變質(zhì)程度高突出易發(fā)生，涌水量大突出危險性要小等。
2礦井水文地質(zhì)對礦井水的影響
煤礦開采中，地下水或地表水進入礦井的過程，稱為礦井充水。充水條件是水源和通道，是煤礦地質(zhì)研究的內(nèi)容。
2.1礦井的充水水源
大氣降水：（1）礦井涌水量隨季節(jié)的變化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滯后降水一段時間。（2）礦井涌水量的大小與地區(qū)有關。南方降雨多，礦井涌水量大；北方降雨少，礦井涌水量少。（3）隨著開采深度的增加，大氣降水對礦井涌水量的影響減少。地表水：（1）距地表水越近，涌水量越大；（2）地表水越大，且是常年性的，涌水量大；（3）季節(jié)性地表水由于是地下徑流，仍然對涌水量有影響。地下水按埋藏條件將地下水分為：（1）上層滯水：地表以下局部隔水層以上的水。范圍小，水量小，季節(jié)性，對開采影響不大；（2）潛水：地表以下，第一個穩(wěn)定隔水層以上的水，對建井和露天煤礦影響較大；（3）承壓水：充滿兩個穩(wěn)定隔水層且有壓力的重力水。煤礦開采水時，如果遇到這樣的水源，就會有大量水涌入，會造成礦井淹緊，如我國華北石炭二疊紀煤系的頂板奧陶系石灰?guī)r水。按含水層性質(zhì)將地下水分為：（1）孔隙水：松散巖層中的水，對建井和露天煤礦影響較大；（2）裂隙水：巖層裂縫中的水，對煤礦生產(chǎn)影響較大；（3）巖溶水：石灰?guī)r、白云巖等可溶性巖石中的水，對煤礦生產(chǎn)帶來影響。老空水是采空區(qū)和廢棄巷道由于長期停止排水積存的水，其特點是：（1）來勢兇猛，短時間水量很大，常伴有有毒有害氣體，帶來惡性事故；（2）老空水是酸性水，腐蝕金屬設備；（3）如果和其他水源無水力聯(lián)系，容易疏干，否則不易疏干。
2.2礦井充水的通道
孔隙：如礫石、粗砂巖松散，存在空隙。導通性好，透水性強。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括風化裂隙、成巖裂隙、構(gòu)造裂隙。而最嚴重是構(gòu)造裂隙，包括節(jié)理和斷層。其中斷層破碎帶常是水源的通道和積水區(qū)，即可以導水也可以積水。溶隙：石灰?guī)r、白云巖等可溶性巖石被水溶解，形成溶洞，互相導通。人為的充水通道：（1）封閉不良的鉆孔。導通地表水和煤層頂?shù)装搴畬铀唬?）采礦活動采空區(qū)冒落產(chǎn)生的裂隙、煤層底板底鼓產(chǎn)生裂隙。導通地表水和煤層頂?shù)装搴畬铀?；?）礦井長期排水，形成水位陷落漏斗。向外擴展，到達新的水源，使礦井涌水量增大。
3采煤工作面頂板管理
頂壓是地壓表現(xiàn)的主要形式，頂壓的大小主要取決于頂板巖石的物理力學性質(zhì)。頂板事故分為掘進工作面頂板事故和采煤工作面的頂板事故。在掘進過程中，如遇到頂板破碎和壓力大，容易發(fā)生冒頂。當遇到斷層，褶曲的軸部的頂板破碎易發(fā)生冒頂事故，這些都和巖石的性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造有關，巖石強度低，受壓后易破碎。當臨近斷層由于受地應力的作用，頂板巖層破碎，出現(xiàn)斷層帶。背斜和向斜的軸部由于受地應力的作用，頂板巖層破碎。掘進工程中，由于空頂作業(yè)導致頂板冒落，破巖后未及時支護出的頂板，在頂板壓力的作用下就會冒落。采煤過程中，煤層頂板分為偽頂、直接頂、老頂，偽頂隨采隨落，直接頂在回柱或支架前移后垮落，應為煤層采高的2～3倍，冒落后充滿采空區(qū)。否則基本頂處于懸空狀態(tài)，隨著懸空面積增大，基本頂來壓，發(fā)生基本頂冒落。厚層難垮落的頂板，回柱放頂或支架前移，直接頂不冒落，形成大懸頂。到了一定程度，大面積來壓，造成工作面垮面。采煤過程中由于煤層傾角過大，支架會下滑、傾斜，導致冒頂。另外，影響礦塵產(chǎn)生量的地質(zhì)因素主要有：（1）地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造破壞嚴重的地區(qū)，斷層、褶曲比較發(fā)育，煤巖較為破碎，礦塵的產(chǎn)生量大；（2）煤層賦存條件：同樣技術條件下，開采厚煤層比開采薄煤層的產(chǎn)塵量大，開采急傾斜煤層比開采緩傾斜煤層的產(chǎn)塵量多；（3）煤巖的物理性質(zhì)：節(jié)理發(fā)育、結(jié)構(gòu)疏松、水分低、脆性大的煤巖，開采時產(chǎn)塵量較大，反之則小。影響煤炭自燃的地質(zhì)因素主要有：（1）煤的化學成分；（2）煤的物理性質(zhì)；（3）煤層的地質(zhì)條件。綜上所述，煤礦地質(zhì)對煤礦安全有極大的影響，因此必須認真細致做好煤礦地質(zhì)工作，研究影響煤礦安全生產(chǎn)的各種地質(zhì)因素，為煤礦安全生產(chǎn)服務。
參考文獻
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【關鍵詞】煤礦地質(zhì)學 教學實踐 教學方法
【中圖分類號】P96 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）10-0071-01
前言
《煤礦地質(zhì)學》是地質(zhì)類專業(yè)和非地質(zhì)類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎課程，是集理論、生產(chǎn)實踐和地質(zhì)研究于一體的的實用地質(zhì)學教程。它涵蓋的知識面非常廣，內(nèi)容非常豐富，既有普通地質(zhì)學的內(nèi)容，又重點闡述了影響煤礦建設中的地質(zhì)因素，專業(yè)性突出[1-3]。開設這門課程旨在幫助學生弄清煤礦中出現(xiàn)的各種地質(zhì)現(xiàn)象，并能解決煤礦建設、生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種地質(zhì)問題，具有較強的綜合性、實用性和方法性。
1.提高學生學習的興趣、增強學生求知欲
偉大的科學家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”這就是說一個人一旦對某事物有了濃厚的興趣，就會主動去求知、去探索、去實踐，并在求知、探索、實踐中產(chǎn)生愉快的情緒和體驗。要激發(fā)學生學習的主動性，增強學生的求知欲[4]，要靠老師的正確引導：首先，要摒除學生單科單教材的思想，上課不是為了應付考試，而是要學以致用，要將理論與實踐相結(jié)合；要引導學生去發(fā)現(xiàn)問題，從多角度有目的去解決問題。對于一群剛過20歲的學生來說，他們有足夠的時間和精力去學習，但往往缺少的是耐心，如何解決這個問題，最關鍵的還是要提高他們的學習興趣，滿足他們的獵奇心，使師生間能夠在平等和諧的氣氛中進行交流和溝通，增強學生的學習主動性和求知欲。
2.注重靈活的教學方法
2.1將理論融入到課堂實驗
在《煤礦地質(zhì)學》教學中，安排有礦物、三大巖石的課堂實驗，很多時候?qū)W生是基于看熱鬧的心態(tài)去看待實驗，往往不能將課堂講的理論知識和實驗結(jié)合起來，好奇心過后就覺得枯燥無味。如何扭轉(zhuǎn)這種現(xiàn)象，將課堂教學與實體融為一體，讓學生能從實驗課中對巖石、礦物特征有所認識，就需老師加以正確引導。在學生觀察礦物標本時，要給他們詳細講解礦物的性質(zhì)，特征及在生產(chǎn)中的應用。
如在研究煤層頂?shù)装鍘r性時，要注意巖石的巖性、還要注意巖石中是否含有高嶺石、蒙脫石等礦物，這些是水敏性礦物，遇水會膨脹，出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，影響煤層頂?shù)装宓姆€(wěn)定性，破壞巷道，給運輸來帶困難；當煤層頂板為頁巖、泥巖等致密巖石，對煤層瓦斯的封蓋非常有利，當煤層頂板為粗砂巖、礫巖時，對瓦斯的封蓋效果差，有利于瓦斯的逸散。因此，結(jié)合巖石、礦物標本向?qū)W生進行感性知識的傳授，讓他們有目的的去學習，這既能提高學生們的學習興趣，培養(yǎng)他們的獨立觀察、分析問題的能力，同時又能起到鞏固原先學到的理論知識。
2.2從野外實踐中將理論升華
《煤礦地質(zhì)學》中的的野外實習是實踐教學環(huán)節(jié)的一個重要組成部分，野外認識實習，不僅能鞏固課堂上所學的基本理論知識，而且能提高學生的綜合分析問題能力。學校所選的實習地點嵩山有“世界地質(zhì)公園”之稱，包括太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五個地質(zhì)歷史時期的地層，地層層序清楚，構(gòu)造形跡典型，期間更經(jīng)歷了嵩陽運動、中岳運動等，構(gòu)造特征顯著，在這個地區(qū)的實習有助于幫助學生認識這些野外地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，同時要求他們能繪制嵩山大背斜要示意圖，含煤地層的剖面圖等，這些野外實習可以綜合考察他們對地質(zhì)信息的獲取能力、觀察能力和理論知識的綜合運用能力，對他們來說是一個很好的鍛煉過程，能將平時的理論知識和實踐有機結(jié)合，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，同時也提高了他們的團結(jié)協(xié)作精神和吃苦耐勞品質(zhì)。
2.3將理論應用于生產(chǎn)實踐
將煤礦生產(chǎn)過程中遇到的典型地質(zhì)構(gòu)造問題作為案例對進行詳盡講解，可以增強教學內(nèi)容的實效性，能夠培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，使課堂教學能夠和生產(chǎn)現(xiàn)場緊密結(jié)合，起到事半功倍的效果[5-6]。瓦斯爆炸、礦井突水，對煤礦來說是最大的兩大隱形殺手，在煤礦事故中占了80%以上。讓學生把歷年來發(fā)生的煤礦事故進行統(tǒng)計，找出事故的原因，死難人數(shù)，發(fā)生比例，用數(shù)據(jù)敲響警鐘，引導他們進行深入思考，激起他們的學習斗志，培養(yǎng)他們解決問題的能力，同時讓他們明白，學習這門課這些不僅是應盡的義務，更是一份沉甸甸的責任。
3.注重教改進學手段
多媒體教學現(xiàn)在是高校最常用的授課方式[7]， 它具有攜帶信息、量大、傳授速度快的特點，可以幫助教師在有限的學時內(nèi)傳遞大量的教學信息，極大地豐富了教學內(nèi)容。多媒體教學改變了傳統(tǒng)教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現(xiàn)形式，能將抽象、生澀、陌生的知識直觀化、形象化，激發(fā)學生學習興趣，調(diào)動其主動學習的積極性。在瓦斯爆炸和礦井水防治章節(jié)中，可以用播放短片的方式讓學生看到瓦斯爆炸、礦井突水發(fā)生的瞬間性和危害性，從視覺上對他們起到震撼作用，這些都是傳統(tǒng)教學方式所不具備的。
多媒體教學只是一種教學手段與模式，并不是完美無缺的，本身也存在一些不足指出，如師生間的交流明顯減少，學生只滿足于多媒體帶來的視觀感應，忽略了自身的思考問題的能力，時間久了就會降低學生發(fā)現(xiàn)問題的能力，這樣的情況在傳統(tǒng)教學上是不會出現(xiàn)的。因此，針對多媒體教學和傳統(tǒng)教學的優(yōu)缺點，采用多媒體教學與傳統(tǒng)教學相結(jié)合的方法互補，實現(xiàn)教學效果質(zhì)的飛躍。
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關鍵詞:瓦斯地質(zhì);安全工程;課程體系;優(yōu)化
1瓦斯地質(zhì)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
我國煤炭和煤層氣資源豐富，但由于地質(zhì)條件復雜，煤礦瓦斯災害嚴重，煤層氣資源開發(fā)利用較少。[1]煤層瓦斯是地質(zhì)成因的，受地質(zhì)條件的控制，為了解決煤礦瓦斯災害和煤層氣資源開發(fā)技術瓶頸，河南理工大學在上世紀60年代在全國率先開展瓦斯地質(zhì)研究，經(jīng)過幾代人的努力，開創(chuàng)了瓦斯地質(zhì)學科，首創(chuàng)了瓦斯地質(zhì)理論，形成了較為完備的瓦斯地質(zhì)理論體系，為我國煤炭工業(yè)安全生產(chǎn)和煤層氣開發(fā)做出了巨大的貢獻。在瓦斯地質(zhì)學科逐步完善的歷程中，通過開設各種培訓班，研究生班和博士、碩士研究生學位教育等各種形式培養(yǎng)了大批瓦斯地質(zhì)專門人才；如1985年經(jīng)煤炭部教育司批準我校招收瓦斯地質(zhì)研究生班，培養(yǎng)了一批瓦斯地質(zhì)專家；1982年原煤炭工業(yè)部組織開展全國煤礦瓦斯地質(zhì)編圖工作和2009年國家能源局組織開展新一輪全國煤礦瓦斯地質(zhì)編圖工作，通過各種形式培訓班，對工程技術人員普及了瓦斯地質(zhì)專業(yè)知識；研究生學位教育方面，招收少量的瓦斯地質(zhì)理論與應用方向的碩士、博士研究生，培養(yǎng)了較高層次的瓦斯地質(zhì)人才；但在本科層次瓦斯地質(zhì)人才培養(yǎng)方面，基本屬于空白。河南理工大學為了滿足煤礦安全生產(chǎn)實際需要，使安全工程專業(yè)本科畢業(yè)生具備瓦斯地質(zhì)基本知識，在安全工程專業(yè)課程的基礎上加入了瓦斯地質(zhì)學課程。盡管如此，很長一段時間瓦斯地質(zhì)專門人才培養(yǎng)仍主要停留在碩士研究生、博士研究生的層次上。這樣的培養(yǎng)層次，一是瓦斯地質(zhì)方面的人才不能滿足我國煤礦安全生產(chǎn)形勢的需要，二是由于缺失本科階段瓦斯地質(zhì)知識結(jié)構(gòu)、基本理論的系統(tǒng)學習，使得博士、碩士研究生層次瓦斯地質(zhì)方向人才培養(yǎng)困難和生源不足。因此，進行本科層次瓦斯地質(zhì)人才的培養(yǎng)意義重大。為了滿足我國煤礦急需培養(yǎng)大量的瓦斯地質(zhì)人才的實際和我校瓦斯地質(zhì)學科的未來發(fā)展，河南理工大學從2011級開始在安全工程專業(yè)的基礎上開設了瓦斯地質(zhì)方向本科班，進行本科層次瓦斯地質(zhì)人才培養(yǎng)，目前已畢業(yè)兩屆。
2瓦斯地質(zhì)方向?qū)I(yè)課程體系建設意義
課程體系是一所院校根據(jù)自己的培養(yǎng)目標進行的有計劃、有系統(tǒng)的課程安排。安排合理的課程內(nèi)容既能反映出學科的主要知識，又要符合知識發(fā)展的規(guī)律、時代的要求與前沿；合理安排各門課程之間的結(jié)構(gòu)，調(diào)整課程開設的先后順序，促使各門課程之間銜接有序，使學生通過課程的學習與訓練，獲得某一專業(yè)所具備的知識與能力，以達到培養(yǎng)人才的目的。因此，課程體系是教育教學的重要依據(jù)，受教育者的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)與其所學專業(yè)的課程體系有著密切的聯(lián)系，有什么樣的課程體系就會有什么樣的學生素質(zhì)。[2]合理的課程體系能培養(yǎng)出素質(zhì)全面的人才，課程體系是人才培養(yǎng)質(zhì)量的關鍵因素，在人才培養(yǎng)的過程中起著重要作用。[3-5]瓦斯地質(zhì)學科是河南理工大學的旗幟和標桿，進行瓦斯地質(zhì)人才培養(yǎng)，加強瓦斯地質(zhì)專業(yè)的建設對保持瓦斯地質(zhì)學科領先地位和發(fā)展后勁意義重大。為了瓦斯地質(zhì)學科人才培養(yǎng)和未來發(fā)展，2011年，河南理工大學在本科層次上依托安全工程專業(yè)專門新開設了瓦斯地質(zhì)方向，為瓦斯地質(zhì)人才培養(yǎng)開辟了新的途徑。該方向開設初期，瓦斯地質(zhì)方向課程體系主要基于國內(nèi)煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)和煤層氣勘探開發(fā)需求以及參考安全、地質(zhì)、采礦等相關專業(yè)的課程體系進行了設置。瓦斯地質(zhì)方向經(jīng)過6年的理論教學和實踐教學的實施，以及畢業(yè)生到用人單位后的反饋信息和相關高校的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，本專業(yè)方向課程設置方面存在專業(yè)課程特色不鮮明、部分課程開設順序銜接不合理、部分課程課時分配不合理、部分課程出現(xiàn)內(nèi)容重復等突出問題，影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此，優(yōu)化專業(yè)方向課程設置，建設合理的安全工程專業(yè)瓦斯地質(zhì)方向課程體系對培養(yǎng)瓦斯地質(zhì)專門人才，繼續(xù)保持河南理工大學在瓦斯地質(zhì)方面的優(yōu)勢和特色具有重要意義。
3瓦斯地質(zhì)方向課程體系優(yōu)化思路、目標
以“素質(zhì)是前提、能力是關鍵、知識是載體”的新型人才觀為指導，按照培養(yǎng)“厚基礎、寬口徑、創(chuàng)新性、復合型”高素質(zhì)人才和注重學生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的要求，以社會需求為導向，堅持瓦斯地質(zhì)學科特色，采用走訪、問卷調(diào)查等方法了解用人單位對瓦斯地質(zhì)方向人才要求，探討瓦斯地質(zhì)專門人才應具備的基本知識、素質(zhì)和能力,從教育學、人才學和瓦斯地質(zhì)發(fā)展的角度系統(tǒng)分析瓦斯地質(zhì)專門人才的基本特征，建立瓦斯地質(zhì)專門人才知識、能力、素質(zhì)相對應的該專業(yè)方向知識體系框架；以該專業(yè)方向知識體系框架為基礎，在原有課程體系的基礎上通過與瓦斯地質(zhì)相關專業(yè)（主要包括采礦、地質(zhì)、安全）有關專家、學者和現(xiàn)場工程技術人員進行會議交流、討論，確定專業(yè)特色課程、專業(yè)基礎課程和專業(yè)選修課程，以及相對應的工程實踐內(nèi)容、教學實驗內(nèi)容等，并與現(xiàn)場積極聯(lián)系，建立瓦斯地質(zhì)工程實習基地；以理論課程和實習內(nèi)容、實驗內(nèi)容為主題，根據(jù)課程內(nèi)容、難易程度、與瓦斯地質(zhì)的相關度，討論分析各門課程的銜接關系和課程教授的主要內(nèi)容，確定各課程的開設時間、開設學時等。最終構(gòu)建瓦斯地質(zhì)方向的課程體系，優(yōu)化瓦斯地質(zhì)方向培養(yǎng)方案，實現(xiàn)如下培養(yǎng)目標：（1）掌握安全科學、安全工程及技術的基礎理論、基本知識，掌握礦井開采、巖石力學、礦物巖石學、構(gòu)造地質(zhì)學、煤地質(zhì)學、瓦斯地質(zhì)學、礦井瓦斯抽采、煤層氣勘探開發(fā)、地質(zhì)勘探工程等方面的基礎理論、基礎知識和專業(yè)技能。（2）培養(yǎng)出“厚基礎、寬口徑、創(chuàng)新性、復合型”的高素質(zhì)人才，適應國內(nèi)外能源礦山、煤層氣、頁巖氣發(fā)展需求，具備到能源礦山、煤層氣和頁巖氣等相關單位進行煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣的地面勘探開發(fā)，煤礦瓦斯地質(zhì)、瓦斯抽采、瓦斯災害防治等各類設計、施工及安全管理所需的專業(yè)知識和專業(yè)素養(yǎng)，同時具備從事其他安全領域的科學研究、技術研發(fā)、工程設計與施工、管理、監(jiān)察以及教育培訓等工作。（3）實現(xiàn)課程體系、教學內(nèi)容、人才培養(yǎng)目標的良好匹配，保證人才培養(yǎng)方案中課程設置整體優(yōu)化的要求，提升新形勢下學生的創(chuàng)新意識、工程實踐能力和就業(yè)競爭力。
4瓦斯地質(zhì)方向課程體系優(yōu)化設置
河南理工大學安全工程專業(yè)根據(jù)社會需求和自身優(yōu)勢，設立了瓦斯地質(zhì)等4個專業(yè)方向。按照課程體系建設優(yōu)化思路和目標，以河南理工大學安全工程專業(yè)整體要求和瓦斯地質(zhì)方向的優(yōu)勢、特色，構(gòu)建了以通識教育課程模塊、專業(yè)公共課程模塊、方向?qū)I(yè)課程模塊（包括方向?qū)I(yè)基礎課程和專業(yè)課程）、實踐環(huán)節(jié)課程模塊為框架的瓦斯地質(zhì)方向合理的課程體系（圖1），優(yōu)化了課程之間內(nèi)在邏輯性，減少了課程間的重復與脫漏。該方向課程體系總學分194，其中通識教育課程模塊總學分98.5，公共專業(yè)課程模塊總學分26.5，方向?qū)I(yè)課程模塊總學分38（見表1），實踐環(huán)節(jié)課程模塊總學分31（不含課內(nèi)實驗）。通識教育課程模塊：是傳授自然科學、社會科學領域的基礎知識、基本理論和基本技能的，對學生全面發(fā)展具有基礎性、通用性和長效性作用的課程。[5]河南理工大學安全工程專業(yè)下設的4個方向設置相同的通識課程，總學分98.5，包括思想政治類、軍訓體育類、外語類、計算機類、數(shù)學類、理化類等[6]，以必修課為主。公共專業(yè)課程模塊：是河南理工大學安全工程專業(yè)所設立4個專業(yè)方向都要求開設的專業(yè)課程模塊，是使學生掌握安全科學、安全技術及工程的基礎理論、基本知識和基本技能的必備的課程，同時體現(xiàn)安全工程專業(yè)特色。共設置11門課程，課時256，學分26.5，全為必修課程。方向?qū)I(yè)課程模塊：包括方向?qū)I(yè)基礎課程和方向?qū)I(yè)課程。方向?qū)I(yè)基礎課程是學生掌握該方向?qū)I(yè)知識、學習專業(yè)科學技術、發(fā)展個人能力的堅實基礎，是提高學生最基本的職業(yè)素養(yǎng)的一類課程，該類課程對于后續(xù)方向?qū)I(yè)課程的具有重要的支撐作用，課程的設置的好壞，對學生專業(yè)理論和專業(yè)技能的掌握影響較大，由必修和選修兩類組成，總學分15學分，其中必修課4門，學時144，學分9，選修課6門，學時192，學分12，限選6學分；方向?qū)I(yè)課程是與專業(yè)基礎課有直接聯(lián)系的，是學生適應未來從事的職業(yè)、工作環(huán)境所必須學習的課程，由必修和選修兩類組成，總學分23，其中必修課程3門，學時128，學分8，選修課11門，學時336，學分21，限選15學分。方向?qū)I(yè)課程模塊的課程設置來看，方向?qū)I(yè)基礎課以必修課程為主，目的為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎，方向?qū)I(yè)課程增加了較多的選修課程，目的是為了能適應未來需求和多元的工作環(huán)境（見表1）。實踐環(huán)節(jié)課程模塊：實踐教學課程是培養(yǎng)學生實踐能力以及綜合素質(zhì)的重要教學環(huán)節(jié)，是高校課程體系的必要組成部分。[6]通過實踐教學，可促進學生鞏固和加深理論知識，提高運用知識分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)分析、工程設計、科學研究等專業(yè)技能，增強學生的工程實踐能力和對未來工作的適應能力。[7]河南理工大學安全工程專業(yè)的實踐教學課程設置中，除了思想政治理論課實踐教學、軍訓、工程基礎實訓與實踐、畫法幾何與工程制圖課程設計、畢業(yè)實習及畢業(yè)論文（設計）等實踐教學課程外，結(jié)合本專業(yè)方向特點，特別增設了地質(zhì)基礎實習、煤礦瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理生產(chǎn)實習，并建立了登封地質(zhì)實習、鶴壁生產(chǎn)實習等實踐實習基地；并針對本方向?qū)I(yè)特色，開設了瓦斯地質(zhì)、礦井瓦斯防治技術和礦井通風與除塵等特色課程的課程設計，增強學生對專業(yè)方向理論知識和專業(yè)技能的學習和理解，培養(yǎng)學生動腦、動手能力和創(chuàng)新意識。另外，結(jié)合現(xiàn)場實際和科研項目，對課程實驗內(nèi)容進行了設計優(yōu)化，減少了演示性、驗證性實驗，增加了結(jié)合現(xiàn)場實際的綜合性、設計性和科研型實驗，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。在畢業(yè)設計內(nèi)容的選擇上，要求結(jié)合煤礦企業(yè)的實際情況進行選題，使學生的畢業(yè)設計與生產(chǎn)實際有機結(jié)合，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力?？倢W分為31個，學時為33周，貫穿于大學四年的每個學期。
5結(jié)束語
課程體系是人才培養(yǎng)質(zhì)量的關鍵因素，在人才培養(yǎng)的過程中起著重要作用。瓦斯地質(zhì)方向課程體系的改革、優(yōu)化應以現(xiàn)代大學理念和新型人才觀為指導，以社會需求為導向，同時堅持專業(yè)特色，在以后的教學實踐中不斷進行補充、完善，培養(yǎng)高素質(zhì)瓦斯地質(zhì)專門人才，為煤礦減災抗災、煤層氣規(guī)模性開發(fā)提供人才智力支撐。
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