矿业类“一流专业”建设探索与实践——以太原理工大学矿业工程学院为例

“双一流”建设背景下,太原理工大学矿业工程学院以创新性复合型人才培养为目标、以能力需求为导向、以协同共建为路径,面向矿业类专业从创新人才培养模式、加强课程与教学模式改革、健全师资培养和管理制度、完善产学研实践条件、加强国际交流与合作培养、深化教学管理与质量保证体系等方面着手,实施了全面系统的矿业类“一流专业”建设与实践,并取得了较为显著的成效,可为同类院校“一流专业”建设提供经验和借鉴。

纺织工程专业实施本科导师制的几点建议——以太原理工大学轻纺工程学院为例

导师制在我国高校本科生培养中发挥了很大的作用。现阐述了本科导师制来源及在我国本科导师制的发展状况,并分析了本科导师制在我国高校应该遵循的实施原则,最后探讨了为完善本科导师制管理制度所采取的措施。

本科导师制培养创新人才的实践与探索——以太原理工大学纺织服装工程专业为例

分析了本科导师制的起源历史以及在我国的发展现状。针对纺织服装工程本科专业,阐述了本科导师制的实践过程,并对实施过程需要注意的问题进行了分析。希望能为我国高校本科导师制的推广提供实践经验。

新生入学教育改革初探——以太原理工大学“新生导航”在线课程为例

新生入学教育是高校教育教学活动的重要组成部分,其工作质量关系到能否使新生以最短的时间、最佳的方式、最好的效果来适应高等教育的节奏,完成中学生活向大学生活的过渡,关系到学校优化育人环境,建立良好学风、校风,使学生德、智、体全面发展的问题。目前,各高校在人才培养计划中都把新生入学教育摆在重要位置。面对"00后"大学生思想活跃、自我意识强的新特点,太原理工大学对新生入学教育内容进行了改革与创新。

低渗透性煤层注水数值模拟与工程应用

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间存在一定数学关系,注水压力对湿润半径呈指数式增长趋势;注水孔长度对湿润效果基本无影响;而孔隙度越大,煤体孔隙压力越小,煤体钻孔水质量流量和湿润半径越大,一定范围内煤体更加湿润。应用结果表明,采用数值模拟对湿润半径进行预测可以对工程现场低渗透性煤层的注水工艺参数设计提供引导。现场应用发现煤体的湿润性及工作面的降尘效果显著,对粉尘的产生及控制均起到积极影响,有效改善了井下工作环境。

同形拼布图谱快速参数化设计原理及平台搭建

为解决同形拼布图谱设计低效的问题,采用参数化建模的方法,开发一种适用于同形拼布图谱的智能设计平台。该平台利用Vue3进行前端开发,使用FastAPI框架和SQLAlchemy进行后端数据库管理,并使用Pixi.js渲染Canvas,允许用户在设计界面进行图谱形状、大小的实时调整和图谱花纹及颜色的自定义填充设计。文章采用3种图谱基型,创新运用设计变量法研究拼布图谱的参数化设计模型,利用适配于单元图形的布局和属性交换的矩阵数学模型进行数据储存,实现对拼布图谱设计变量的灵活控制。结果表明,通过此种数据储存方式进行设计的平台可以快速实现拼布图谱的行列变化,可灵敏实现自定义拼布单元图案设计,便捷地实现交互,实时得到图谱的设计效果。建立的同形拼布图谱参数化设计模型优化了数字拼布设计的数据储存模式,促进在线拼布设计模式多元化。

国产遥感软件赋能测绘工程专业课程教学改革研究

针对测绘工程专业课程教学中对地观测技术及国产遥感软件系统化应用与实践不足的问题,依托国产对地观测数据和国产遥感软件,从教学改革的必要性出发,提出建设实践教学案例库,打造线上线下混合式教学模式,促使测绘工程专业教学中测绘新技术与国产遥感软件得到更广泛的应用,从而为遥感与地理信息产品全面国产化替代培养高层次储备人才。

深化信息工程教学改革创建“211工程”教学优秀学院

新世纪的钟声即将敲响，信息社会已崭露晨曦，人类将步入信息时代。信息产业的发展水平将成为衡量一个国家综合国力的重要标志．它的迅猛发展将给世界各国带来巨大的经济效益。目前，许多国家都已开始把经济建设的重点转向信息产业。我国政府也十分重视信息产业的发展．

能力素养下提高大学生毕业设计教学质量的措施

本文以太原理工大学采矿工程专业为例,探究了有效提高大学生毕业设计教学质量的主要途径,促进大学生技能和能力的提升、个人素养的塑造、实践与创新能力的培养,保证大学生毕业设计教学环节的良性循环,推动“双一流”的建设。

“互联网+”背景下采矿工程专业创新卓越工程人才培养模式

在“互联网+教育”大环境下,“十九大”精神引领下,以提高教育质量为核心,以师资队伍建设为根本,以培养创新卓业工程师为目标,充分发挥互联网的优势,构建“互联网+高等教育”教育新模式,从卓越工程教育理念、“互联网+”教材、“互联网+”实践等九个方面出发,分析“互联网+”背景下采矿工程专业创新卓越工程人才的培养模式,以期为国内其他高校采矿工程卓越工程人才、创新创业人才的培养提供借鉴。

交通强国背景下校企合作实践教学体系探究——以道路桥梁与渡河工程专业为例

交通强国背景下,文章针对道路桥梁与渡河工程专业(简称道桥专业)实践教学环节存在的实习内容形式较少、校企合作模式单一等问题,以太原理工大学道桥专业为例,提出了长期实习和短期集中实习相结合的全过程本科实践教学改革新举措。长期实习致力于对企业实际项目需求进行从设计到校核的全流程设计方案产出,短期集中实习是长期实习的有效补充。通过改革可建立一套与社会发展相适应的道桥专业本科实践教学体系,切实提高学生的综合创新实践能力。

再论负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理

负煤柱工作面采空区弧形底板下方的巷顶沿空掘巷长期惯用架棚被动支护,劳动强度大、成本高、成巷慢,限制了该技术的推广和升级。为此,在大量前人相关研究基础上,以开滦集团唐山矿负煤柱开采实践为背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟,重新分析论述了负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理。结果表明:(1)负煤柱工作面来压强度表现出中部最大、上部次之、下部最小的非对称分布的倾向分区特征,采空区矸石呈现出下部充实、中部充满、上部悬空的非对称堆积形态,下部充实区显著缓解了支承压力影响,为弧形底板创造了良好的应力环境优势。(2)揭示了负煤柱工作面弧形底板下巷顶沿空掘巷内错距离不同时围岩破坏区与弧形底板破坏区的联通规律,巷顶煤体较薄时,巷顶易产生裂隙并不断与其上采空区底板裂隙沟通导致巷道顶板失稳。(3)最佳布巷位置位于上区段弧形底板正下方,既可保留足够顶煤用于锚杆索支护,又可避开上区段采空区左侧应力集中区及应力变化剧烈区。(4)给出了基于自稳隐形拱理论的巷顶沿空掘巷主动支护设计原理,推导了巷顶沿空掘巷的自稳隐形拱表达式,揭示了该自稳隐形拱的非对称特征,最大拱高位于巷道中轴线偏左0.1 m处。研究可为负煤柱沿空掘巷围岩控制提供理论支持和科学依据。

信息工程学院实验中心改革的探索与思考

本文以太原理工大学信息工程学院实验中心的改革为范例,对自动化本科专业信息类课程群的定位、教学目标和特色进行了阐述。根据当代自动化专业对信息技术的新要求和培养复合型高级工程技术人才的新目标,着重对课程群体系建设、实践教学环节和教学方法改革等方面进行了研究和实践,希望能探索出培养适应信息化时代工作要求的自动化专业人才的有效方法。

测绘类本科生参与科技竞赛现状分析及对教学的指导作用——以太原理工大学为例

科技竞赛是培养学生创新能力的有效载体,然而,目前的研究较少从竞赛主体的视角探讨如何更有效地开展学生竞赛,更好地发挥竞赛的作用。该文通过问卷调查的方法,分析太原理工大学测绘类学生参与科技竞赛的现状。基于竞赛主体视角数据,深入分析学生参加科技竞赛存在的问题,并从竞赛宣传、教师指导、团队构建、心理辅导和日常教学等方面讨论如何更有效地开展科技竞赛,以提高学生的创新能力。

煤矸石井下原位智能分选充填技术研究进展

传统井下煤矸石需运输至地面处理,不仅占用地面国土空间、自燃或雨水淋滤造成大气与环境污染,而且长距离无效运输造成的能源消耗问题已成为制约煤矿低碳发展的关键瓶颈。为实现煤矿矸石不出井,从煤炭生产源头减少碳排放与单位产出能源资源消耗,实现煤炭的绿色低碳智能开采,回顾了煤矸石井下分选充填技术现状及智能化进展,并在此基础上展望煤矸石井下分选充填技术发展趋势,提出了煤矸石井下原位绿色智能分选、充填新方法,详细阐述了煤矸智能分选机及新型充填液压支架的结构及原理,以最大化缩短矸石无效运输距离。为处理采煤工作面矸石,预防煤岩动力灾害,提出了包含少矸化智能开采系统、原位智能分选系统、工作面矿压反演系统、精准科学充填系统四大子系统的煤矿井下采选充智能一体化系统,并探讨了各子系统间的新环逻辑关系,以形成采煤利于分选、分选利于充填、充填利于采煤的良性循环。为处理掘进工作面矸石,提出了包含智能快掘系统、智能分选系统、煤矸分运系统、智能充填系统四大子系统的煤矿井下掘选充智能一体化系统,并对各子系统所负责工作及智能化实现进行了阐述。所提出的新工艺有望实现煤矿矸石不出井,并为煤矸石原位智能分选充填方法及采选充一体化系统的研究提供新思路。

综采液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统

我国煤矿智能化综采工作面建设处于初级阶段,液压支架电液控自动化技术已广泛应用,但目前液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂、多变、动态的工作面生产场景,现场实际控制过程仍大多采用自动化+人工干预方式。针对综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求,提出液压支架中部跟机多模态人机协同控制系统的理论方法与技术原理。首先,设计了人工式、分工式、批准式、否决式4种人机协同模态,以煤层地质、瓦斯粉尘、采煤机速度、液压支架智能水平、系统状态、岗位工技术水平、任务负荷等为判别因素,构建了基于AOG的液压支架人机协同模态选择模型,实现了人工、机器偏好的模态选择。然后,设计了液压支架中部跟机人机协同控制决策机制,提出液压支架中部跟机再次调控策略AI推理技术思路,利用现场数据学习人工操作经验,分别构建了液压支架是否再次调控决策树分类模型和再次拉架时间贝叶斯回归模型,基于上述模型开发了液压支架人机协同控制决策程序,实现了基于多模态与或推理和再次调控策略AI推理的液压支架人机协同控制。最后,采用云-边-端架构软硬件技术,开发了液压支架多模态人机协同控制系统,实现了模型进化、运算推理、程序执行等液压支架多模态人机协同控制功能。该系统在沙曲二矿3404工作面进行了工业试运行,相比于系统使用前,该工作面液压支架中部跟机效率平均提高2%。

杨涧煤矿陷落柱探查治理技术研究及工程应用

杨涧煤矿90102工作面底板隔水层厚度约50 m,底板奥灰水压约1.3 MPa,工作面揭露5个陷落柱,先后出现顶板淋水、底板涌水、底鼓等现象,为确保工作面安全开采,提出了陷落柱探查-导水性研究-注浆堵截的陷落柱防治技术理论体系。在充分分析研究区水文地质条件、排查水害隐患的基础上,采用瞬变电磁探测技术、三维地震动态解释技术对含水层富水性、断层及陷落柱等构造的富水性、导水性质进行探测研究,同时以带压开采研究为突破口,开展矿井注浆加固底板及封堵突水通道技术应用研究。该研究对完善矿井防治水体系,严防矿井水害发生、确保矿井的安全生产,对平朔矿区华北型煤田构造探查治理工作具有重要的借鉴意义。

基于离散元法的类岩石材料水力压裂裂缝扩展规律

水力压裂是煤矿井下卸压的重要技术手段,更好地理解裂缝扩展机理对煤层安全开采具有重要意义。为深入探究水力裂缝扩展规律,针对实验室常用的类岩石试件,利用颗粒离散元数值模拟软件MatDEM,建立了二维水力压裂数值模型,开展了不同注液压力增量的水力压裂试验。试验研究了注液压力增量对水力裂缝扩展的影响,揭示了模型起裂机理,从细观尺度分析了裂隙生成及裂缝扩展规律,并对水力裂缝扩展特性进行了讨论。结果表明:①注液压力增量对模型起裂压力与起裂时间变化趋势的影响相反。起裂压力随注液压力增量变大,其增长趋势不断变缓,并逐渐趋近于5.6 MPa。起裂时间随注液压力增量变大不断减小,其减小趋势同样逐渐减缓。②累计裂隙数目随时间呈指数型增长,将水力压裂过程分为4个阶段(Ⅰ~Ⅳ):无裂隙阶段、裂隙缓慢增长阶段、裂隙稳定增长阶段和裂隙急速增长阶段,分别对应模型起裂前、模型起裂后裂缝形成前、主裂缝扩展以及次级裂缝扩展过程。随注液压力增量变大,第Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ阶段时长不断减小,第Ⅳ阶段时长呈波动式增长。各阶段裂隙数目关系为第Ⅳ阶段最多,第Ⅲ阶段次之、第Ⅱ阶段最少。③随注液压力增量变大,次级裂缝数目由8条增至16条,裂缝增长速度在第Ⅲ阶段以前逐渐减慢,进入第Ⅳ阶段后不断增快。注液压力增量由0.03 MPa增大至0.70 MPa,裂缝最终长度增大1.79倍。④模型内部能量随注液压力增量的变大而增加,且能量输入速度逐渐变快。模型起裂后,高压水在裂缝尖端形成应力集中,促使裂缝继续扩展延伸。较高注液压力增量下,裂缝扩展速度变快,颗粒位移量由压裂孔至模型外侧逐渐减小。注液压力增量的变大会使次级裂缝形成位置向压裂孔靠近,对主裂缝的形成及扩展起抑制作用,而对次级裂缝的形成及扩展起促进作用,裂隙类型均为张拉裂隙。