矿业类地质工程专业野外生产教学探索

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摘要：本文首先结合我国煤炭行业发展，介绍了中国矿业大学矿业类地质工程专业生产实习教学改革探索过程。然后从矿业角度对秭归基地丰富的教学资源进行了矿业教学资源的挖掘。采用启发式教学方法，陆续将地下采矿采场工程地质问题，覆岩破坏裂隙和结构演化、巷道支护问题，水体下采煤、保水采煤和绿色开采等问题引入秭归基地野外工程地质实习教学实践中。为后续的矿井工程地质和水文地质方面的课堂教学和实践教学奠定了良好的基础。

关键字：实习基地；地质工程；启发式教学；实践教学

一、我国煤炭行业发展及中国矿业大学地质工程专业

本专业可设置工程地质和岩土钻掘工程两个专业方向，培养要求可各有侧重。而资源勘探与采掘内容更是中国矿业大学地质工程专业的优势和特色。近年来，在煤炭市场波动较大的环境下，企业面临运营成本上升、人才缺口巨大以及行业竞争激烈等一系列挑战及压力。中国矿业大学地质工程专业具有较强的矿业工程背景和内容，在本科教学中更应该从工程地质水文地质和采矿工程相结合的角度激发同学对本行业的兴趣，在国家现有矿业发展形势下，吸引更多学生到矿业领域，解决行业里面的一些实际问题，促进我国矿业健康稳定发展[3-4]。

二、矿业类地质工程专业生产实习教改探索

工程地质实习是工程地质专业本科教学中十分重要的教学环节，是该专业四年教学中必不可少的实习。是学生在学完土质土力学、岩体力学、工程地质学基础、工程地质勘察等课程理论知识的基础上，按工程地质选址勘察、初步勘察阶段的技术要求，通过对工程地质条件的野外实地考察、测绘和有关勘察手段使用的现场参观和实践，使学生获得工程地质实践的感性知识并巩固和深化理论，促进理论与实际相结合。由于近年来杭州地质现象大多被旅游景区和植被覆盖，所以野外地质教学资源渐少。2016年中国矿业大学地质工程专业工程地质与水文地质实习转移到中国地质大学（武汉）秭归基地。截至目前，已经有两届本科生在秭归基地进行了生产实习。两年的秭归基地实践教学是对当地地质教学资源熟悉的过程，也是矿业类地质工程专业野外工程地质与水文地质秭归基地实习的探索和实践过程。

三、矿业类地质工程专业秭归实践教学内容挖掘

中国地质大学（武汉）秭归实习基地位于湖北省西部的秭归县，位于长江南岸的茅坪镇，是著名的三峡水库坝址所在地。秭归县地处我国地势第二级阶梯向第三阶梯的过渡地带，境内山脉为大巴山、巫山余脉，鄂西褶皱山地，发育结晶岩侵蚀构造类型地貌、碳酸盐岩侵蚀构造类型地貌和侵蚀堆积类型地貌等。地区整体上可分为基地构造和盖层构造，存在褶皱、断裂、侵入等构造行迹。同时，新构造运动总体表现为鄂西山地大面积总体隆升、地震活动及断裂活动等特征。实习地区发育火成岩、变质岩及沉积岩三大岩系。受地层岩性、构造条件及地形等影响，区内水文地质条件复杂。以上地质特征为地质野外实习提供了丰富的教学资源。以下选取部分实习路线从矿业角度探讨地质工程专业秭归实践教学的内容。实习区沉积岩除第三系缺失外，自新元古界至第四系均有出露，是华南标准地层分布区。地层路线为基础地质内容，除了从传统地质角度引导学生认识各时代地层外，应引入工程地质岩体结构、裂隙规律分析和统计以及风化程度描述等内容。岸坡及高边坡防治工程路线中，教师除了讲解凤凰山库岸地质结构、工程地质问题及防治工程内容外，可引入煤矿井工开采中的各种巷道的围岩变形特征，向学生介绍煤矿巷道的支护方法和控制围岩变形的技术。内容应突出工作面巷道受采动动态矿山压力的影响是煤矿巷道支护不同于其他工程支护的主要特点，同时指出煤矿中软岩的支护难题。由于煤矿各巷道的使用时间不一样，可以引入岩体流变特性的内容。三峡工程及工程地质问题路线中，可结合发电方面的内容，介绍我国的能源结构，突出煤炭在我国一次能源消费中的重要地位。同时，在此路线中可启发学生在地表水体下采煤的教学内容，例如我国进行的海下采煤（山东龙口）和水库下采煤（小浪底水库下采煤）。介绍地下煤层开采覆岩导水裂隙的发育形态和动态特征、安保煤柱的留设计算问题以及开采方式和强度对导水裂隙带高度的影响等。链子崖和棺材岩危岩体工程地质问题路线中，可以向同学们介绍采煤方法的变革历史，突出现代化采煤的特点和优势。进一步结合链子崖危岩体的裂隙分布启发同学地下资源开采后覆岩的裂隙发育动态特征，同时对比地下开采覆岩裂隙演化特征与链子崖、棺材岩下部煤层开挖诱发的上部岩体裂隙特征的不同。滚装码头岩体裂隙统计路线中，可以讲授地下采矿诱发的覆岩岩体大结构演化问题。对比天然岩体结构与采动岩体结构的不同，引出由于采动岩体结构演化而诱发的各种不同的采场问题，诸如冲击矿压、煤与瓦斯突出、矿井突水、区段煤柱留设及地表沉陷等问题。张家冲水土保持试验田路线中，可以介绍绿色开采、保水采煤的煤矿工程地质问题。讲授我国不同矿区开采时引发的环境地质问题，重点介绍干旱半干旱生态脆弱区的采矿活动以及露天和井工开采引发的不同的环境问题。进而引出保水采煤的必要性，保水采煤的采煤工艺、裂隙高度控制方法和关键隔水层（如西北区域性N2红土）采动破坏特征及水害防控和水资源保护措施等。

四、结论

秭归地区地层出露完整，岩石种类齐全，构造现象典型，资源与环境地质现象独特，是开展野外地质教学的优质场所。中国地质大学（武汉）秭归产学研基地为野外地质实习提供了重要的学习、生活和出行保障。2016年中国矿业大学地质工程专业工程地质与水文地质实习转移到秭归基地。截至目前，为期两年的实践教学中，结合中国矿业大学地质工程专业矿业角度对秭归基地丰富的教学资源进行了矿业教学资源内容的挖掘和启发，并陆续将地下采矿采场工程地质问题、巷道支护问题、水体下采煤、保水采煤和绿色开采等问题引入到野外工程地质实习的教学实践中，为后续的矿井工程地质和水文地质方面的课堂教学和实践教学奠定了较好的基础。

参考文献：

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[2]罗云菊，王桂林.土木工程专业工程地质学教学改革探索[J].高等建筑教育，2002，44(9)：26-27

[3]隋旺华，孙亚军，刘树才，等.“煤矿水文地质与工程地质”课程教学模式和方法改革实践[J].中国地质教育，2013，22(1)：40-42.

[4]乔伟，孙如华，贺虎.“煤矿水文地质与工程地质”课程研讨式教学方法探讨[J].中国地质教育,2014,23(S):69-70.

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[6]乔伟，孙如华.工程地质专业杭州野外实习教学方法思考[J].教育教学论坛，2013(4)：77-79.

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作者：乔伟 李文平 贺虎 单位：中国矿业大学资源与地球科学学院