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关键词：矿业类专业；高等工程教育；卓越人才培养模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）49-0219-02
走中国特色新型工业化道路，是党中央从国内外实情出发做出的重大决策。高等教育和高等学校必须顺应国家大政方针政策的指引，在中国特色新型工业化道路的发展历程中，既要发挥科技创新的优势，更要为新型工业化的推进提供坚实的人才保障。为此，东北大学矿业工程类专业在以往教学改革成果基础上，总结我国工程教育历史成就和借鉴国外成功经验，进一步解放思想，更新观念，对本专业工程教育人才培养模式进行改革。
一、改革内容
1.教学体系结构大幅度改革。教学体系结构的改革更加重视工程教育服务国家发展战略。21世纪是信息化和知识经济时代，可持续发展已成为一个重要的全球发展战略，用现代高新技术改造和提升传统采矿产业，实现安全、经济、高效和有利于环境保护的采矿目标是当前国内外采矿业和采矿科学技术的发展趋势，对人才的培养也提出了全新的要求：采矿人才在要掌握矿产资源的开采技术的同时，需要掌握科学决策、生态环境保护、矿产与经济和市场的互动、信息化管理等理论知识与技术手段，即：21世纪的矿业类人才必须具有可持续发展所需的资源观、经济观、生态观和全球观。针对这一全新的要求，本学科对教学体系结构在原有基础上再次优化与调整。
本次主干专业课群教学内容的改革以矿产资源的安全、高效、生态型开发和利用为主线，凝练为三个主要研究方向作为实施改革目标，进行重点建设：①深部开采新型工艺与动力灾害预测。研究适应深井困难条件的新方法、新工艺，如利用高地压进行诱导冒落和破碎的节能开采方法、废石不出坑的绿色采矿工艺等，并应用现代监测技术，研究高压、渗流和动、静载荷下岩体的破坏机理，实现岩体失稳的有效预测。②经济—生态一体化设计与数字矿山。研究开发矿山开采方式、方案的生态化、数字化设计方法与平台，在矿产开发中践行“为环境设计”的新理念，实现整个矿床的经济效益最大化和环境冲击最小化。③难选矿产高效加工与矿物粉体材料。针对鲕状赤铁矿、含碳酸盐铁矿、硼镁铁矿、微细嵌布式贫杂磁赤铁矿和有色金属矿等难选矿产，攻克分选关键技术和设备；针对非金属矿产，着重研究改型、改性、重结晶等制备技术体系，实现矿产的高效、高附加值利用。在主干专业课教学内容改革的同时，相应的教材编撰及主干课群的精品课建设工作同时开始实施。
2.进一步加强学生实践能力和创新精神的培养。对于加强学生实践能力和创新精神的培养，我们不仅仅将重点放在校企联合的实践教学基地建设上，为进一步完善“理论教学、实验教学、工程实训、科研训练”四个环节有机结合的高层次创新人才培养模式，我们结合以上专业课群教学内容的改革，依托“211工程”和“985工程”建设，建立适合新的教学内容的实验教学系统，夯实“实验教学、工程实训、科研训练”三位一体的递进式、全学程的实践教学体系。通过理论教学和实验教学的互动，融合企业用人要求，结合国外工程教育的经验，和相关企业一道制定了“卓越工程师”培养方案，建立了多个学生实践基地，强化实践环节，实行了3年校内学习和1年校外实践的“3+1”教学模式。采矿工程专业与山东招金集团有限公司合作建立了校外实践教学基地，并在鞍钢集团矿业公司、本钢集团矿业公司和抚顺中国有色集团红透山矿业公司等矿业公司建立了实习与实践教学基地。矿物加工工程专业在鞍钢齐大山选矿厂、鞍钢东鞍山烧结厂建立认识实习基地，认识实习包括破碎、磨矿、重选、浮选、磁选、浓缩、过滤等生产环节；在本钢南芬铁矿选矿厂建立磁选、毕业实习基地，在辽宁朝阳新华钼矿选矿厂建立浮选实习基地；与山东招金集团建立贵金属选矿实习基地等。通过加强实践教学环节的培养，大大提高了学生的工程实践能力。
3.更加重视工程人才培养国际化。随着经济全球化进程的加快，人们对高校工程类专业最关心的是能不能培养出社会所需的国际化卓越专业人才。国际化人才不仅仅局限于外语交流，对于矿业工程类专业的学生还要具备参加国际专业合作项目的初步能力；熟练运用英语查阅相关文献，了解国外矿业发展动态，了解世界矿产资源储量分类、供给、需求变化，行业发展最新动态等。
二、改革建设创新与特色
1.改革建设创新。培养矿业类专业高等工程教育卓越人才，我们的成果建设主要突出这四方面的改革与创新。具体理论及实践创新如下：①跟踪国际现代采、选技术发展趋势，根据社会经济可持续发展对矿产资源开发方面人才的需求，以及培养卓越采矿工程师的形势要求，结合矿业工程专业的特殊性和人才需求的迫切性，着力改进和完善教学体系。②以培养“综合素质高，社会责任感强”的创新性、实践型国际化人才为目标，将人才培养定位与社会背景、产业背景、职业岗位背景及其发展趋势紧密结合，与学生综合素质和社会责任感相结合，为矿业培养既掌握现代采矿技术，又掌握科学决策手段，能够从技术、经济、资源、生态等角度，甚至战略的高度综合考虑矿产开发问题的高素质、国际化、复合型卓越专业人才，是本专业的教学与人才培养特色。③根据工程教育的特点，构建采矿虚拟现实系统实践教学平台，建立三维模型，模拟凿岩、爆破回采等采矿工艺过程，促进学生对采矿工艺的理解和掌握，并实现采矿三维设计，提高学生的采矿设计能力和实践能力。④以国家“211工程”和“985工程”重点学科建设项目为契机，以完善“理论教学、实验教学、工程实训、科研训练”四个环节有机结合的高层次创新人才培养模式为目标，构建实践教学系统平台，以矿产的安全、高效、生态型、信息化开发为核心，建设一个以现代高新技术和现代信息与决策技术为主导、能够解决未来矿山开采关键技术难题的矿业新技术研究基地和实践教学基地；通过产学研结合，与相关企业建设实习基地和工程实践基地，着重培养学生的工程实践能力。
2.改革建设特色。改革首先实现了高等工程教育服务国家发展战略的要求，改革后的教学体系实现培养的人才针对现代矿业的新特点与内涵，能够解决顺应深部困难条件的安全高效采矿方法和工艺问题、经济—生态一体化规划设计和数字矿山关键技术问题、贫细杂矿产的高效加工利用和矿物新材料制备等问题。其次，根据教学内容改革建立的与之配套的实验系统，与实践基地，进一步完善“理论教学、实验教学、工程实训、科研训练”四个环节有机结合的卓越人才培养模式。夯实“实验教学、工程实训、科研训练”三位一体的递进式、全学程的实践教学体系。实现了工程教育改革人才培养与企业的密切合作要求。在改革教学内容、加强工程实践与创新能力培养的同时，对学生综合素质和社会责任感的培养进一步加强，我们也更加注重人才培养国际化的要求，在教学体系结构改革中增加双语教学的专业课程门类，在专业英语课程中增加新内容；更探索新的教学模式，在增加的实践教学环节中，与国外大型矿业企业合作，将优秀的学生送出去，在国外完成其实践教学环节。
三、改革建设成效
本项目实施教学体系改革取得的研究成果，不仅作为新知识更新到课堂上，让采矿专业课教学紧跟世界采矿科技的发展步伐，让学生的专业知识结构和理念得到更新，同时，也为各大矿山解决现场实际问题提供科学依据和技术手段。如：深部开采硬岩破坏、冒落规律研究成果先后为大石桥圣水菱镁矿、弓长岭铁矿等矿山诱导冒落开采方案提供了科学依据；露天转地下提出的崩落法多分段同时回采技术，成功解决了过渡期增产衔接难题，顺利解决了白银公司厂坝铅锌矿、海南铁矿、黑山铁矿、小汪沟铁矿等矿山的露天转地下生产难题。新建成的散体力学实验室，为研究散体压力场和速度场提供了实验条件，为崩落法开采中的放矿规律等研究提供装备和技术保障。如赞比亚Chimbishi铜矿、北铭河铁矿、弓长岭和眼前山等铁矿的采场结构参数优化提供了分析研究手段，结构尺寸进一步增大，矿石损失贫化大幅降低，大大降低了生产成本。基于矿业类专业实践教学成效显著。实验教学及实践教学基地的建设，使学生实践、创新、科研攻关能力有了较大提升，近几年，两个专业有百余名学生参加了相关教师的科研课题、80余人参加了校级创新实验以及国家大学生科技创新实践活动，其中9项活动为校级优秀，2项省级奖励，2项部级奖励。本项目的实施取得了一系列高水平的效果。其中：《采矿学》课程，2008年被评为国家精品课；《岩石力学》课程，2008年被评为辽宁省精品课；《采矿学课程建设与教学改革实践》教改项目，2008年获东北大学教学成果特等奖，2009年通过辽宁省教育厅组织的专家鉴定，并获辽宁省教学成果一等奖；《矿业类研究型人才培养教学体系的研究与实践》教改项目，2010年获东北大学教学成果特等奖；采矿工程及矿物工程专业分别于2009年、2010年被教育部评为国家特色专业；2012年，两个专业再次被教育部批准成为“国家卓越工程师教育培养计划实施高校”的重点建设专业，配套进行高等学校“专业综合改革试点”项目建设；围绕教学改革的教材建设工作，目前已经完成包括《采矿学》、《矿物加工实验方法》等教材建设20余部，其中《采矿学》等4部教材为部级规划教材。
新知识体系的构建，使学生知识面得到了有效拓展，同时，综合素质和强社会责任感的国际化人才培养，使我们的毕业生就业从国内扩展到国外，就业面从以前单一的有色和冶金矿山行业，扩展到石油、海洋、资源环境评价、地理信息系统和资源规划与管理等诸多行业。毕业生就业率连续5年100%，供需比达到1：5～1：6。
参考文献：
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[4]魏德洲，王青，任凤玉，等。矿业类研究型人才培养教学体系研究与实践[J].教育教学论坛，2011：171-173.
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(一)深入分析与研究地质资料
1．仔细分析地质情况
地质因素对矿体赋存形态的影响较大，因此采矿工程设计者要对矿山区域内的地质情况进行深入的分析和研究，具体如矿床的地质结构和构造等。因为矿体的赋存形态往往受到这些因素的影响，所以分析和研究这些因素可以判断矿石质量的分布情况，同时也为下一步确定开采境界线提供了理论基础。
2．明确矿体本身的各种信息
矿体本身的各种信息对描述矿岩空间分布情况、矿石质量情况、夹层分布对质量的影响等内容具有重要作用，因此，采矿工程设计者要注意收集矿体本身的各种信息如，矿体具体的赋存形态、矿石的结构及类型及矿岩分布情况等信息。明确这些矿体信息将为圈矿设计的工作提供直接依据。
3．避免遗漏矿床的其他重要信息
有关矿床的重要信息较多，需要采矿工程设计者始终保持严谨的态度，避免遗漏某些重要信息，具体如高级储量的位置、覆盖土的分布情况、矿层对应问题、矿石品级的对应问题等等。在开采的过程中，通常在高级储量分布的区域内选择首采区，并开展下一步选择开拓系统和布置等活动。同时，采矿工程设计者还应对覆盖土分布、矿石及品级对应等问题作重点研究，避免一些问题的发生，如进行组合计算矿石品级中，避免人为因素对矿石一级品数量计算的影响。有关矿山夹层信息也要引起采矿工程者的高度重视，如经常出收稿日期：2014－06－10作者简介：吕波(1984－)，男，贵州盘县人，本科毕业，工程师，贵州松河煤业管理有限责任公司生产技术部主任。现石灰石矿床中的高镁夹层和高硅夹层，需要仔细研究其搭配比例和空间结构。综合上述信息可知，采矿工程设计者必须注意收集矿床的各种重要信息，在制定地质报告时必须及时查漏补缺，从而保证报告的完整性和准确性。
4．补充矿石的特性研究
矿石的某些特型对开采的影响较大，如矿石的物理力学性质、矿床水文地质、围岩的特性等，因此，采矿工程设计者在地质报告中要尽量完善的补充阐述矿石的特性。
(二)确定矿山开采的境界线
地质报告编制完毕后将给出具体的储量计算范围，并递交国家储委完成审查备案的环节，进而进行矿山地质和采矿设计的环节。矿山地质和采矿设计只要是依据地质报告给出的有关地质储量信息选择恰当的开采技术和条件，最终完成开采工作。设计的相关成果具体体现在甲方的采矿许可证及其配套文件中，并且有关部门要逐年进行核查，因此必须严谨认真的完成矿山地质和采矿设计的环节，而确定具体的开采境界线是这个环节第一步工作，对下面的开采工作具有重要的意义，在确定矿山开采的境界线的过程中要注意以下几点内容：
(1)开采境界内矿石的工业储量要与矿山生产的服务年限相符，工业储量不得少于生产的服务年限。
(2)控制好矿山开采的境界线以内的平均剥采比，平均剥采比不能大于0．5∶1(t/t)。
(3)企业必须对地质报告中探明的工业储量充分利用。因此，在基建投资和工程量没有较大增加及现有开拓系统未作较大改动的前提下，应该在圈定开采境界线时尽量增大圈入境界线内的范围，从而促进国家资源的合理利用。
(4)开采范围要与公共设施或重要建构筑物保持一定的安全距离，尤其要注意开采区要远离工厂、居民区等人群密集区。安全距离的设置要合理并符合《爆破安全规程》的相关要求。
(5)务必保持采场四周最终边坡的稳定性，并及时调整不平稳的边坡坡度。采矿工程设计者可根据矿岩的稳定性来设置采矿场的边坡角，同时可根据地质报告内容避开不稳定岩层及构造带，从而减少对边坡角稳定性的影响。
(6)采矿工程设计者应从地质勘探线的剖面图对开采境界进行初步的确定，通常采用办法是地质地形平面图与地质剖面图相结合总体分析的方法。
(7)确定初步的开采境界线后再进行边坡角相关核算、边坡公路工程布置及总体剥采比的核算，如此反复仔细的计算后，才能将最终确定开采的范围。这项工作对设计者的要求较高，需要设计者本身积累了丰富的设计经验，并能够整体掌握工程内容。
二、先进技术在采矿工程设计中的应用
(一)计算机技术在采矿工程设计中的应用
计算机在现代采矿工程中的应用范围已经越来越广泛，计算机技术可以帮助采矿工程设计者完成很多工作，但是可供采矿工程设计使用的标准机还未出现。现在，采矿设计的专用计算机程序可以完成一定的设计工作，但有还需完善设计工作中各环节间的数据转换工作。同时计算机技术的应用标志着我国煤炭企业已经进入图形数字化时代，这些技术的应用不但可以大大提高工作效率，而且可以减少各种核算的误差，进而为企业节约较多的时间和成本。
(二)AutoCAD技术在绘制采矿工程图中的应用
我国煤矿企业对计算机技术应用带动了其他先进技术应用于本行业中，其中AutoCAD技术就凭借着自身的优势受到了行业的青睐。AutoCAD技术具有简单快捷、操作方便、高精度等优点，但是需要采矿工程设计者全面的掌握，才能完成采矿工程图的绘制工作。采矿工程设计者采用AutoCAD技术在绘制的设计图中设置相应的图层，并完成一般图形元素或特殊图形元素的绘制，如风门、井田界线等。
三、结束语
随着我国煤炭企业的高速发展，对采矿工程设计工作的要求也在不断提高，煤炭企业必须提高采矿工程设计工作的水平，以此来适应市场发展的需要。煤炭企业在完善自身矿山采矿工程设计工作的同时，还要注意先进技术的引进和使用，如图形数字化技术等。信息化的工作模式也是煤炭企业未来发展的必然趋势，煤炭企业要借助信息化的平台提高本行业的工作效率，进而帮助我国煤炭企业实现又好又快的发展。
关键词：矿山，矿山测量，地理信息系统，矿山测量工程化
1.数字矿山及其战略意义
所谓数字化矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术等，在矿山企业生产活动的三维尺度范围内，对矿山生产、经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、集成化和科学化管理，根据实际的应用要求，建立矿山规划设计、矿山安全生产管理、矿山应急救援指挥、矿山经营管理、矿山办公自动化等应用系统。从而将企业的安全生产与经营管理业务流程数字化并加工成新的信息资源，迅速准确地提供给各层次的管理者及时掌握动态业务中的一切信息，以做出有利于生产要素组合优化的决策，使企业资源合理配置，从而使企业能够适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济效益。特别是在矿山安全生产过程中的实时信息监测、收集、分析、预警、决策等方面发挥重大作用。
2.数字矿山的特征和基本组成
基于DM的定义，DM应具有以下六大特征：以高速企业网为“路网”;以采矿CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)、仿真(CS)、科学计算(SC)与可视化(VS)为“车辆”;以矿业数据和矿业应用模型为“货物”;以真三维地学模拟(3DGM)和数据挖掘为“包装”;以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障”和以矿山GIS(MGIS)为“调度”。DM的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率，以至到无人采矿和遥控采矿。
DM的基本组成可大致为采集系统、调度系统、功能系统、包装系统和核心系统五部分。
⑴采集系统
负责数据采集与处理，包括测量、勘探、传感和文档四类基础数据采集子系统；其关键是所有数据的数字化。科技论文。
⑵调度系统
指MGIS,负责提供拓扑建立与维护、空间查询与分析、制图与输出等GIS基本功能，并进行数据访问控制、开放接口和生产调度与指挥管理等。科技论文。科技论文。
⑶功能系统
负责提供各类专业模拟与分析功能，包括MCAD、VM、MS、SC、AI和SV等。
⑷包装系统
负责提供3D空间建模工具、多源异质矿山数据的空间融合环境和数据过滤、组合与封装机制，包括3DGM和数据挖掘工具。
⑸核心系统
负责统一管理数据和模型，决策分析与支持等。
可以看出，数字矿山的核心是数据。与矿山相关的地理空间数据仓库和属性数据仓库是DM的基础。地理空间数据仓库用来管理海量的井上、下矿山地物的几何信息、拓扑信息。属性数据仓库管理与之相关的矿山属性信息，必须建立好矿山地理信息系统(MGIS)。在此基础上再建立相关模型仓库，管理各类为矿业工程、生产、安全、经营、管理、决策等服务的各类专业应用模型，如开采沉陷计算、开采沉陷预计、顶板垮落计算、围岩运动模型、储量计算、通风网络解算、瓦斯聚集模型、涌水计算等。数据仓库所管理的海量数据与模型仓库所管理的矿业模型，就是可以被各类“车辆”在DM“路网”上运输的数字“货物”。因此，在数字矿山建设中，矿山测量的重要工作和作用就是建立全面的地理空间基础信息系统及地理空间应用系统。做好基础数据的采集、组织、管理和利用将会给其他设备和生产信息的加载与集成提供统一的地理空间位置平台。
3.矿山测量任务
矿山测量因具有一定的的特殊性和多学科交叉性，曾单独为一个专业，它的发展和进步与三个方面密切相关：一是采矿技术和矿业工程的发展及要求；二是测绘科学技术与仪器设备的发展；三是其它学科的发展与影响。矿山测量工作者担负着矿山地面和地下三维空间的测量、定位与制图，矿体几何，储量管理及开采监督，开采沉陷观测及开采损害防护等任务。近十多年来，资源、环境、灾害和人口问题成为人类社会发展的四个重大问题。国内外资料表明，矿山测量工作者在矿区和工矿城市环境的动态综合监测，环境评价，及矿区环境信息管理，矿区开采信息管理系统，开采沉陷区综合治理等方面做了大量的工作，起到了重要作用。
目前，以3S为主导的空间信息技术将逐渐应用于矿山测量及矿山建设与生产中，对现代化采矿工业起到优质高效服务和辅助决策的作用。现代矿山测量的主要任务可概括为：在矿山勘测、设计、开发和生产运营阶段，对矿区地面和地下空间资源(以矿产资源和土地资源为主)和环境信息进行采集、存储、处理、显示、分析、利用，为合理有效的开发资源、保护资源、保护环境、治理环境服务，为工矿区可持续发展服务。
4.主要研究内容与目标
在数字矿山建设中，就矿山测量而言，除常规的矿井建设、生产中的测量任务之外，应特别重视以下的研究：矿图数字化与数字化成图—自动化矿山地学信息采集系统；矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统； GIS和GPS(全球定位系统)结合及其在矿山开采环境监测与治理中的应用—矿山开采环境实时监测系统；矿山环境信息系统的质量模型及其精度不确定性处理—矿山开采环境信息系统的误差分析系统。
4.1矿图数字化和数字化成图—自动化矿山地学信息系统
矿图数字化和数字化成图将成为矿山GIS数据采集的基本手段。实现数据采集自动化是降低矿山GIS成本的重要途径。综合利用不同的数据源(井上下测量、数字化矿图、地勘信息、航测遥感信息等)、建立适合矿山各类应用的基础地理空间信息数据库及分层信息(包括设备位置及属性信息),建立好矿山地学信息系统。同时注重模式识别和专家系统理论。研究的最终目标是实现矿图数据采集、识别和处理的自动化。
4.2矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统
矿山开采环境综合评价与治理不仅包括传统的开采沉陷预测与安全开采方案评估，矿区塌陷区综合治理与动态环境评价、矿区土地管理与区域规划等内容，更重要的是采用GIS技术手段。针对矿山开采空间状态是随时间和生产发展而变化的特点，在现有GIS数据模型基础上，研究适用于矿山开采环境的空间和时间综合四维数据模型，建立有效的矿山地理信息系统。该系统应达到如下目标：
①实现各类地质采矿条件下开采沉陷的四维动态模拟，为矿山开采沉陷的综合治理(建筑物保护、安全开采方案、保护煤柱设计，采动滑坡治理等)提供依据；②实现矿区生产管理的动态模拟，为主管部门提供决策咨询；③实现矿区土地资源(地面覆盖物、地下管道工程、塌陷区生态复垦)自动化管理，为矿区开采环境的综合评价与治理提供依据。
5.结论
随着矿山生产的发展和科学技术的进步，矿山测量向工程型转化是矿山测量事业发展的必然。即矿山测量职能除着重现代测绘仪器在矿山生产中的研究应用外，将由单一纯工程服务型向工程服务决策型转化，矿山测量工作者的素质应由专门人才向一专多能及工程型扩展。矿区经济要可持续发展，必然要求交通运输、工业、农业及相关领域可持续发展，必然带来矿区采动，地表建设如厂房、高速公路、楼群建筑等新的疑难问题，采矿工程、矿山测量工程、岩土工程相结合来解决这类新型边缘问题势在必行，矿业可持续发展过程必然是矿山测量工程化发展过程，也是多学科穿插重新组合形成新门类学科的过程。矿山测量工作者将在矿山边坡工程、矿山地压控制，开采沉陷及采矿地表建设、岩石动力学问题等发挥较重要的决策职能。
参考文献：
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超前支护技术是为提高采矿工作面的稳定性，而采取的辅助措施，主要应用于稳定工作面，保证能够施工顺利，现在已经被广泛应用于公路修建、水利水电及铁路修建等隧道工程中。超前支护技术在采矿施工中也起到了积极的作用，保障了采矿施工的安全。煤矿开采具有一定的特殊性，为保证生产安全及开采效率，需要针对矿产生产特点，将超前支护技术应用到其中，争取可以不断提高生产综合效益。在煤矿生产中掘进超前支护大多数采用前探梁或综掘机机载前探梁施工，而回采超前支护一般会采用单体柱或超前支架等方式，其中超前支架在应用上具有很大的优点，支架移动比较方便，可以完成支护角度的自动调节，并且与架棚支护相比，减少了搬运单体支柱、升柱及刚铰接顶梁等工作，操作起来更方便，起到的效果也比较好。
2石门揭煤中超前支护应用
石门揭煤中过煤层段掉顶是煤矿开采中经常遇到的问题，并且在解决上存在一定的难度。石门揭煤情况的发生会影响到顶板的安全管理，并且会减慢巷道的施工进度，管理工作稍有不当就会引发煤灰与瓦斯之间的异常事故。针对此类情况，可选择用超前支护的方法进行处理。山东开源煤矿企业在巷道施工过程中揭煤层时，巷道在初步见到煤层的情况下出现掉顶，整个过煤段低掉顶情况比较严重，掉顶高度大约在3m～4m，利用正常的架棚前探梁已经不能有效控制超前掉顶。发生煤超前掉落后，再进行多次放炮后涌出大量瓦斯，影响整个过煤层巷道的正常掘进。为保证巷道的正常掘进施工，对顶板采取了一定的管理措施，但是并没有完全解决超前掉顶的问题。针对此种情况，可以选择用超前支护方式进行处理，即在巷道见煤前2m左右，迎头顶部超前打眼，将眼孔之见的间距控制在300mm左右，眼孔深度控制在1.8m左右，将其均匀设置在巷道周围轮廓中。在眼孔打好后，在每个眼孔内穿插入1根钢管，然后以超前护顶。处理措施需要在每次炮击前开展一次，并且要将炮眼深度控制在支护眼深度以下，以免炮击处理后造成钢管脱落。在选择超前支护的方式对石门揭煤进行处理时，常见的问题有钢管间距过大、钢管强度不足及炮眼深度控制不当等，进行施工时必须要做好这几个方面问题的管理，并结合巷道掘进实际施工情况，对施工工艺进行创新，适当调整钢管间距，合理选择钢管材料，一般可以选择用长3m、Φ36mm的钢管，而将炮眼深度控制在1.6m左右，以此来提高处理的效果。
3巷道掘进超前支护技术应用
3.1巷道掘进施工所存问题
在采矿施工过程中，受矿产开采位置影响，开采地点上方土壤承重不断增加，随着矿产开采程度的加深，巷道支护难度也在不断增加。就很多采矿工程施工现状来看，部分巷道因为预防与改进工作不到位，最终出现坍塌，为正常进行采矿施工，必须要重新进行巷道的掘进。巷道坍塌以后不可以继续使用，而新巷道的开挖耽误了施工工期，造成资金与劳动力的浪费，严重的甚至还会威胁到采矿工人的生命安全。
3.2超前支护技术应用分析
为提高煤矿综掘巷道掘进效率，需要提高综掘机械化程度，实现快速、安全的掘进工艺。在施工时可以选择用悬臂式纵轴掘进机，并配置机载临时支护装置，利用机载临时支护装置完成空顶区安全、可靠及快速的支护工艺，不断提高掘进施工的安全性，并且可以在很大程度上提高生产效率。机载临时支护装置在工作时，通过综掘机原站来供油，将两位三通操作阀连通打开并连接到支护油路，将综掘机油路关闭，展开顶架及侧架伸出展开，将支护钢带及钢网安放在顶梁架上，将支护主架与顶梁架液压控制手柄向前推动，液压油经过溢流阀倒进入操作阀，然后经过分流集流阀分流进入到双向锁，然后双向锁打开后进入油缸。主架与顶梁架将会平稳打开，达到所需位置后上升主架，在主架上升到巷道顶板，把钢带与钢网紧压在巷道顶板上，就可以在支护结构下进行打眼与锚杆安装施工。最后在锚与网作业完成后，将主架下降到最低位置，折合主架与顶梁架，并将顶梁架合拢到伏于综掘机上，将两位三通阀手柄推向油路，关闭支护油路，停止支护控制阀，综掘机进行下一工作循环。此种施工技术的应用，要求在平均无故障工作时间应在3000h以上，并且主要适用于宽度在2.3m～4.2m以上的巷道。
4矿产回采中超前支护技术应用
4.1矿产回采中所存问题
在矿产回采施工中，大部分已经开采过的地区受到了不同程度的爆炸与人力踩踏影响，矿区岩石更容易出现坍塌与破碎等情况，在此情况下进行采矿施工具有更大的难度，如果采用第一次开采所用采矿方式已经不能满足施工安全与效益等方面要求。通过对矿区所含能源的分析，确定已采矿区中还含有很多未采矿产，对于社会经济发展来说具有重要意义。因此，应采取有效的开采技术，在保证开采施工安全的基础上，对已经开采过的矿区进行回采，获取被遗留的高质量矿石，增加采矿企业的经济效益。
4.2超前支护技术应用分析
a)沿着采矿结束时的漏斗之间进行不间断掘进，以此种方式来实现矿产的回采，即按照原有路径进行回采，可以增加找到矿石的几率。但是从施工安全性来说，此种回采方式存在安全威胁比较大，因为已经开采过的部分，承重能力降低，更容易出现坍塌事故，为保证回采安全必须要采取超前支护技术进行管理。此种回采施工时为保证安全，应保证进路间距在5m左右，在所有进路达到设计要求后，以间距为1m～1.5m进行放顶回采；b)沿着2个废弃矿场之间的连接柱进行回采施工，与按照原路回采施工相比，经济性比较低，但是安全性更高，是比较常用的一种回采方式。在对回采工作面进行超前支护处理时，可以选择用超前支架方式，支架应用方式为左右2架成1组使用，2架之间顶梁与底座由防盗防滑千斤顶连接，每架由前后2节组成，并且前节顶梁后部与后节伸缩梁相连，前节底座后部与后节底座前部通过移驾千斤顶及连接头连接，前后节互为依托，迈步前移达到移驾的效果。此种处理方式，支护强度及稳定性都比较大，并且在上支架两侧还有侧撑千斤顶，可以将顶板完全封闭起来，提高了支护下施工的安全性。并且支架支撑空间大，最大支撑高度可达3.5m左右，支撑宽度可以达到3.05m，再加上底座支架比较小，支架两侧及中间具有较大的通道，更有利于行人与运输。另外，在对该支架进行操作时，单人即可完成，操作更为简单方便，降低工作强度。
5超前支护技术在采矿中应用经济效益
超前支护技术现在已经被广泛地应用到采矿工程中，提高了采矿施工的安全性与稳定性，对保证工程项目顺利施工具有重要意义，同时也为企业获得更多经济效益。采矿工程与其它工程施工相比，具有更强的特殊性与危险性，对各方面要求比较高，必须要进一步做好对安全防护技术及管理工作的研究。因为采矿施工所具有的特点，施工人员流动性大，通过超前支护技术的应用，可以通过实际的技术措施来提高施工的安全性，并且增强了工作人员与管理人员的信心，对促进企业的进一步发展具有重要意义。
6结语
超前支护技术在采矿施工中的应用是安全施工的要求，对提高施工安全性，与促进企业经济发展都具有重要意义，现在已经由更多的采矿企业应用了超前支护技术，而想要更进一步的提高生产效益，还需要不断对其进行研究。
近十年来，世界对矿产品资源的需求激增，矿业处于高速发展时期，矿业人才供不应求，特别是采矿工程专业人才。由此，一方面许多高校纷纷增加采矿工程专业的招生人数，新开办采矿工程专业的高校也迅速增加。另一方面，由于高校办学条件和现场实践等方面的限制，目前我国采矿工程专业学生的实践和动手能力尚存较大欠缺！针对这一突出问题，在2010年7月22-25日于重庆大学召开的第24届全国高校采矿工程专业学术年会上，许多参会的教授专家建议在全国高校采矿工程专业学生中开展有关实践作品的竞赛活动，以提高采矿工程专业学生的实践动手能力，逐步满足国家卓越工程师教育培养计划的要求。
中南大学资源与安全工程学院作为第25届全国高校采矿工程专业学术年会（以下简称“年会”）承办单位，也承担了首届全国高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛（以下简称“大赛”）的策划、组织和实施工作。教育部高等学校地矿学科教学指导委员会（以下简称“教指委”）是本次大赛的主办单位。大赛作品的评奖委员会由教指委委员和参加25届年会的各高校代表组成，颁奖机构为教指委；评颁奖时间定在第25届年会召开期间。参赛对象为全国在校的采矿工程专业二至四年级的本科生；参赛学生可以是个人或集体（一个集体作品人数一般不超过3人）。作品制作经费由学生自筹或在所在学校寻求资助，大赛不收任何参赛作品的评选费用。
本次大赛设以下五类项目，参赛作品必须是与采矿工程直接相关的。1）采矿实体模型：该类作品是本次大赛最为提倡的，如开拓系统、通风系统、提升运输系统、充填系统、给排水系统、供电系统、采矿方法、矿用设备、控制系统等实体物理模型，并配上物理模型的说明书。2）采矿数字模型：如根据某些矿用商业软件建立的矿山（或某一部分）数字模型等，数字模型参赛作品需要提供数字文件、说明书和纸质打印材料。3）采矿数学模型：如由理论或实验建立的各种表达采矿问题的数学模型，数学模型要求具有原创性。参赛作品要求提交研究报告。4）采矿学习模型：如采矿DV作品、采矿动漫、学习课件、网站等，参赛作品要求提交光盘材料。5）实践环节作品：如手工制作图纸、实习报告、课程设计、毕业设计（论文）等作品，参赛作品要求提交纸质材料。要求参赛作品完全由学生自己动手完成；以文字形式提交的作品在评奖之前评委会将先经过重复性检查；坚决拒绝由抄袭、请人代做等学术不端行为产生的作品。大赛作品分类评选获奖项目，每类项目设1、2等奖和优秀纪念奖。获奖学生将颁发由教指委盖章的获奖证书，由大赛承办单位提供的经费发放一定的奖金，并承诺如果获奖学生报考中南大学资源与安全工程学院的研究生，在满足基本入学条件下优先录取。
本次大赛是采矿工程专业人才培养的一次创新和尝试，是采矿实践教育的一个重要补充，具有重要的现实意义和长远意义，它将对我国采矿工程专业人才培养的质量提高发挥重要的作用。而且，采矿工程专业是一个实践性很强的专业，加强学生的实践训练环节非常重要，而采矿实践作品的大赛可以提高学生的兴趣和动手能力，同时也培养学生的想象力和创造力。当然，采矿实践作品大赛需要在未来的实践中不断的改进、补充和完善，比如在作品的种类、制作的要求、评奖的规定、参赛的普遍性、作品知识产权的保护等等开展探讨，使大赛从尝试走向成熟。
为了进一步规范以后的作品大赛，在首届大赛评奖工作会议上承办单位起草了“全国高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛工作章程”、“高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛竞赛作品申报书”、“高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛信息汇总表”等建设性文件，并请与会代表进行讨论和提出改进意见，以便使大赛规范化和正常化。