数值模拟技术在采矿工程主干课程教学中应用的探讨

贵州省教育厅教学质量与教学改革工程重点项目，黔高教发446号；六盘山师范学院精品课程，合同编号：LPSSYjpkc201403

0 引言

采矿工程以其在工业化建设中的重要地位，自建国以来，取得了长足的发展。近年来随着计算机技术的发展，数值模拟技术在采矿和岩土工程领域得到了广泛的应用。六盘水师范学院依托本地资源优势，自2010年设立采矿工程专业。

1 数值模拟技术在采矿工程中的应用

1.1 数值模拟方法的基本原理

大部分数值分析软件都是应用弹性理论解决岩体非线性变形与破坏的问题。岩体是一种特殊质地的材料，微观上，岩体较均质，具有较强的弹性特征，但由于节理和裂隙的存在，微元间呈现出非连续性。在受力不大时，即发生断裂和破坏，大多数软件正是基于岩体的此特性。

1.2 数值模拟技术在工程领域中的应用

我国煤炭以地下开采为主，因煤层赋存条条件的多样化，岩土工程问题特别突出，如：采场顶板跨落、采动围岩破坏、软岩巷道变形、深部开采地压等问题。这些问题一般都会造成一定的人员和财产损失，数值模拟技术可以根据其地质赋存条件，研究覆岩的活动规律和巷道控制技术，提出有针对性的治理和预防措施，以降低事故发生的几率，降低损失。

2 课堂教学中存在的问题

采矿工程主要培养具备矿床开采的基本理论和方法的工程技术人才，开设的主要专业课程有《煤矿开采学》、《矿井通风与安全》、《矿山压力与岩层控制》、《煤矿地质学》和《矿山机械》等。采矿工程是一门实践性很强的专业课程，与生产实际联接紧密。因其开采场所的特殊性，地质条件的复杂性，很多专业知识比较抽象，不理于学生理解掌握。即使通过课堂学习和现场实习环节，学生对相关知识点的掌握仍较有限，不能满足相应的要求。如果把数值模拟技术引进到相关知识点的本科教学过程中，对学生准确理解和掌握相关的知识点，无益是有益的。

3 数值模拟技术在教学中的作用

数值模拟技术主要可以在以下知识的教学中起到辅助作用：

覆岩的活动规律：通过数值模拟技术，演示煤层覆岩的活动规律，进而阐述采场来压、岩层的离层和裂隙、气体和水体的运移、地表沉陷等；

底板突水：模拟固体和液体的耦合作用，演示底板突水原因，另外还可以演示围岩注浆和堵水等；

瓦斯运移规律：通过固体和气体的耦合作用，演示瓦斯的运移规律等；

巷道合理位置的选择：通过数值模拟技术，演示采动压力和固定支撑压力的分布，从而直观的给出巷道的合理位置；

合理的支护技术：通过数值模拟分析，演示采用不同的支护参数时巷道围岩的变形情况，从而直观的得出合理的支护参数。

4 结论

人才培养是强校之本，理论知识的掌握程度直接影响本科生工作后发展的好坏。结合数值模拟技术进行课堂教学，使学生深化专业课程的理解掌握，具有一定的意义。

[1]辜蔚君.关于人力资源数字化转型中数据管理工作的思考[J].厦门科技, 2023(1):43-47.