时间：2023-03-16 15:49:15
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇煤矿技术论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
在煤矿生产线中，生产工人的生产环境极为复杂。有各种各样煤矿生产的机械设备、交错的线缆。煤矿的生产主体是机电设备，随着中国现阶段煤矿开采形式的不断深化和发展，对煤矿机电设备的管理水平也需要逐步提升。有效的机电设备管理能力是煤矿企业发展的基础，也是衡量其生产能力的重要标准；应用煤矿机电技术，有利于提高煤矿机电设备的安全性，提高机电技术水平，还有利于规范机电设备的使用。然而，煤矿行业本身存在着一定的危险性，因此必须在生产过程中进行严格要求，一旦出现相关的安全问题，则会导致安全事故发生的可能性，对生产及企业造成严重的损失。因此，加强煤矿机电技术管理在煤矿安全生产中的应用非常重要，只有提高管理水平，才可以保证煤矿企业生产的安全、有序地进行。
2煤矿机电技术管理在煤矿安全生产中存在的问题
2.1缺乏健全的煤矿机电技术管理体制
虽然国家强制要求煤矿矿井建立相应的机电管理技术体制，但是绝大部分的企业在煤矿生产过程中，没有健全的煤矿机电技术管理体制。例如，部分企业虽建立了机电管理体系，但是没有落实到真正的生产中，容易造成矿井管理秩序的混乱。另一方面，有些监督机电技术管理人员缺乏责任心，没有做到深入检查，发现不了问题，或忽略问题产生的危害性，导致生产上出现很多安全隐患和问题层出不穷。
2.2机电管理技术人才专业性不强
当前，缺乏专业的机电管理技术人才，是中国煤矿企业机电管理工作中存在的突出问题。电力设备管理人员缺乏专业的技能，且岗位人才流动性大，严重地影响了煤矿企业的发展。煤矿行业属于特殊性行业，工作环境恶劣、危险性大，劳动强度也大，若没有完善的人才管理机制，则吸引不了优秀人才。由此导致机电技术管理人员的整体业务素质下降，机电设备的保养及维修工作不完善，从而使矿井生产效率下降。
2.3煤矿机电结构系统问题较多
目前，中国机电结构系统还不够完善，主要表现在以下几个方面：机电设备老化且测试手段落后、机电设备配置不合理、机电设备负荷大等。而煤矿区本身就是一个安全隐患很大的场所，由于上述煤矿机电结构系统问题等问题，会导致水源排放、电力短路、瓦斯泄漏等，若不对煤矿机电系统结构进行完善，则出现的问题更多，严重威胁了中国煤矿企业的安全生产。
3加强煤矿机电技术管理在煤矿安全生产中应用的具体措施
3.1完善煤矿机电管理工作制度
煤矿机电管理工作是一项综合性较强的工作，如何才能加强整体机电技术管理水平呢？首先，我们需要对管理工作中存在的问题进行系统分析，然后对相关问题进行调整和改进，提高对煤矿机电管理工作重要性的认识，从而使自身管理水平得到提高，具体需要做到建立和完善责任分配制度，清晰地划分管理岗位，加强对人力资源的管理，并执行严格的管理规定和标准，保证煤矿机电管理工作安全有序地进行。
3.2加大机电设备管理力度
有利于设备安全可靠运行设备安装质量，是煤矿机电设备运行安全的重要前提和基础保障，所以，保障设备安装的质量非常重要，那么，如何才能保障设备的安装质量呢？a)在安装时，制定科学、合理的作业规程，由现场主管工程师来进行审批，这样可以大大地避免安装过程中隐患问题的出现；b)要保障设备的安装质量，离不开管理人员的严格检查和验收，管理人员必须对质量进行严格检查，才能进行下一步工序的安装，这样才能确保整个质量安全。对于机电设备的现场检查，我们可以采用三种形式来开展：a)专业的检测人员定期和定时保质保量地对运行电缆、设备和其它小型电器进行全面检查，发现问题，立马解决问题；b)每月至少开展3次不定期检查工作，主要重点可放在电气设备及供电系统三大保护中，其具体措施，我们可以利用奖励法，对有发现问题的，可以给予相应的奖励；c)其它设备的相关人员应该做好日常的检查工作，对每日工作内容做到详细记载（如表1），做到每天来回巡回检查设备的运行状态，及时发现并解决相应的问题。
3.3提高机电设备管理工作的专业素养
好的机电设备，离不开专业人员的管理，其自身的专业技能水平直接影响了管理团队的水平。如定期举行相应管理技术的培训，促进企业内部管理人员技术素质的提升；与此同时，企业应该建立完善的人才激励机制，合理地调整制度，吸引更多的人才加入，提高人才评价的专业水平，实现企业人才的可持续发展。
3.4构建合理的机电结构体系
随着工业智能化的进一步发展，工业生产中对电动机的控制向着高频化和控制精确化的方向发展，而目前市场上已有最高变频3000kHz的变频器，对同样的二极异步电动机进行调速，最高可达18000r/min，在不增加机械增速装置的前提下，提高了设备运行的可靠性。
2变频技术
在煤矿机电设备中的应用变频技术的主要应用对象是电动机驱动的各种设备，在煤矿机电设备中主要包括风机系统、提升系统、压缩机系统、采煤机系统、煤炭输送系统、各类泵等。
2.1风机系统的改进
以某矿井主通风机的变频改造为例，在改造之前，风机设计裕量过大，即使通过调节叶片或者改变管网特性依然远远超过所需风量。利用变频器Harvest-A06/120进行改造，主要参数为：输入频率为45～55Hz，额定输入电压6000V±10%，输出频率范围0.5～120Hz。在利用电压源型串联多电平脉宽调制高压变频器进行改造后，风机效率由45%提高到78%以上，年均用电量减少920000kWh，同时该矿井风机系统可实现软启动，大大降低了对电网的冲击以及对设备的损坏，降低了人工成本。
2.2空压机系统的改进变频技术
对于空压机启动方式的变革具有重要的意义。传统的直接启动方式在启动瞬间会产生较大电流，不利于设备的正常使用寿命的保持。采用变频技术可以降低瞬时大电流对于设备的危害，延长使用寿命。空压机中压风系统的调节一般采用的是压力闭环控制的变频系统，主要利用系统压力检测来对空压机负荷进行调整，当系统内部压力发生变化时，变频系统会根据反馈的压力数值进行补偿调整，最终保持系统内部压力的恒定。采用此种方式进行压风系统的调节，与传统方式相比，响应速度更快，同时能够更加精确地控制风力，保持压风系统较高的可靠性。以唐山矿业某井空压机变频改造为例，对泵房进行变频改造，采用三套ACS800变频控制柜，利用一台PLC集控柜进行控制。其主要参数为：三相输入电压U3in=（380～415）V±10%，U5in=（380～500）V±10%，输出频率0～±300Hz，DTC（直接转矩控制）控制。通过该控制系统，可以实现空压机的一拖三变频调速运转，能够保持系统内的恒定压力控制，实现设备安全可靠运行。与改造前相比，年均可节省电费50余万元；可实现设备自0Hz起的软启动，设备检修周期延长，降低了检修成本。同时还实现了对设备保护功能的进一步完善，完善了设备超压保护、防自启动保护等多种功能，改善了设备的工作环境。
2.3采煤机的改进提高采煤机对工作环境的适应性
是采煤机改进的主要方向。工作环境愈加复杂，使传统采煤机的不适应性更加突出。电牵引采煤机在适应性方面有很好的表现，已在许多矿山中得到应用。采煤机的变频调速能力是其工作性能的一大指标。与传统滑差调速相比，变频调速将采煤机的变速性能实现了质的飞跃。能量回馈型四象限变频器在采煤机中的应用是煤矿机电设备改造的向前迈进一大步的标志，它标志着井下采煤机由“一拖二”向“一拖一”的进步，提高了煤矿开采效率，同时降低了采煤机的故障率以及维修成本。由PLC控制的MG700-WD交流变频调速采煤机，能够将采煤机事故率控制在较低的范围内，同时由于PLC程序的开放性，可以更好地进行人机对话，能够在故障发生时较为准确地定位故障位置。对于采煤机变频调速系统，除去目前市面上已有的成熟产品外，还有很多学者对不同类型的变频调速控制方式进行了研究，目前已有一定的理论基础，有待于在实际生产中进行试验以及普及。以ALPHA6900系列变频器在采煤机中的应用为例，可实现主从控制功能，同时还可以实现四象限运行，通过PLC控制电路，对变频器的输入输出端口进行实时监控，采集包括转速、转矩等在内的多种信息，确保系统运行的稳定性。其中，采用ALPHA6900系列变频器的电气控制系统可以分为一拖一单/双电机控制方式，通过采煤机工作环境的变化，对其牵引电机的转速进行调整，实现对采煤机设备的有效保护。
3结语
通过广大煤矿地质勘探工作者几十年的努力，已经形成了一整套适合我国煤田形成地质特点，合理选择地质填图、遥感、物探、测试等技术手段，充分利用我们煤田环境的自身特点，最大限度获取信息，综合性的煤矿勘探方法与技术。随着国家重点产业项目———西部煤矿高精度三维地震技术研发的启动，我国煤矿勘探技术主要围绕高分辨、高信噪比的煤矿三维地震技术展开研究。技术的提高大幅度扩宽了工作领域，提高了勘探精度。目前我国已经突破了在复杂山区、沙漠、厚层土、水上、沼泽以及采空区等勘探施工，勘探能力得到了进一步的提高。在勘探上精度得到了进一步提高，不仅可以解释断层，对于陷落柱、煤矿厚度、整体结构的变化也取得了突破。煤矿的解析精度处于国内外先进行列，对于煤田结构，如何开采，有了较规范的指导理论。近年来重力、磁法和电法的勘探技术发展迅速，在推覆体下找煤、陷落柱、煤矿区火成岩探测、煤层火烧区探测、矿区水工环勘查等方面取得显著成效。煤矿探索三维立体采集模型水平有了大幅度的提高，煤矿结构、煤层厚度分析技术得到了明显的提高。钻探装备、钻探技术不断完善。空气泡沫钻进，潜孔锤正反环钻进，潜孔锤正反循环钻进，受控定向钻进和超大孔径钻进等钻进工艺得到了初步的研究和应用，使煤炭产量有了显著的提高。遥感是煤矿地质勘探手段之一，利用数字图像处理技术，进行多波段、多种类遥感图像的综合处理分析，得到煤矿结构、煤层厚度等煤矿信息，找出煤矿的方向以及有利于煤炭的远景地段。高分辨率的卫星遥感图像在我国煤炭地质勘探方面取得了显著的效果。
2我国煤炭煤矿发展中的问题
随着需求产量的增加，开采速度的加快，一些水、火、瓦斯、煤尘、顶板等煤矿自然灾害对煤矿的安全产生了严重的威胁。我国整体开发技术比较落后，虽然国营煤矿机械化已经普及，但是由于大量私营煤矿追求利益，导致开采技术落后，在加快开采过程中由于深度不断加大，导致水害、塌方、瓦斯爆炸灾害时有发生。在煤炭开采的过程中带来的环境问题日趋严重，主要原因是煤炭开采等活动破坏了植被、耕地，造成了生态环境的破坏、失衡。由于煤矿附近采煤排出的矸石、废渣、尾矿也侵占了大量土地，煤矿排水污染了地下水资源，造成了土地荒芜，地下水遭到了污染，对我国的环境造成了严重破坏。对于煤矿环境的问题，我们应该制定煤矿环境保护方案，对煤矿中产生的废水、废渣进行回收、利用，以减少由于煤矿生产而引起的环境问题。应减少由煤炭开采带来的环境污染，发展对煤炭的深加工，对废水、废渣进行循环利用，提高煤炭经济效益，减少我国的煤炭资源浪费。
3煤炭对我国经济发展的重要性
随着我国经济的高速发展，对煤炭的需求在各行业随处可见。在我国，1500m左右的煤炭总资源量大约有4万亿吨，已探明的可开采出来的有2万亿吨。而天然气、石油，由于资源赋存条件与勘探、开采困难等原因，在很长的一段时间里很难做到大幅度增产。但是，随着市场经济的发展，对资源的需求也越来越大，煤炭在需求中占有的比例也越来越大，所以煤矿开发的效率以及煤炭资源的利用也就成为了煤炭行业产量发展的关键。因此，我国煤炭行业的发展需要继续开展煤矿地质勘探工作，而且，高效、经济的煤矿开采工作也是煤炭可持续发展的有力保障。进入21世纪以来，随着煤炭勘探技术的发展，我国科研工作者积极开展煤炭及相关领域地质理论和技术方法的研究，加强煤田地质基础研究，加强与国际煤炭勘探技术的合作和交流，为煤炭资源调查、煤田地质勘查以及相关煤层气提供了系统的理论支撑和技术支撑，促进了煤炭行业的可持续发展。
4结语
媒矿井下水平定向钻孔轨迹空间坐标作为基础，逐步实现钻孔轨迹描述与绘制作业。其操作步骤主要为：第一，依据区域特征及实际，建立钻孔轨迹空间坐标系，对钻孔轨迹所处于的实际空间位置进行确定。传统方式的地面钻孔，多会选择以地面作为参照，依据钻孔表现的方向，多将向下方向作为垂直轴，设置为Z，表示正方向，然而井下钻孔作业，不仅仅存在着垂直孔与下斜孔，还存在着近水平孔，钻有上仰孔，且其钻孔地点均位于地面以下，为方便研究与描述其钻孔钻进状态，其基本参照物多选择井下钻场，依据其参照体系，构建出垂直于轴向上为正方向的煤矿井下钻孔坐标系。第二，地面钻井作业中，其关于井斜的描述，多是选择钻孔垂直轴及轴线之间所存在的夹角作为重要参数来表示。然而煤矿井下钻孔，多选择水平面与钻孔轴线之间的仰角作为重要参数值，且考虑到地面情况与井下条件下，其X，Y轴在正反向取向上保持着一致性，然而在坐标系中，Z轴方向却存在着相反性。地面坐标系中，多将Z轴向下作为坐标系正方向，其坐标系统满足右手螺旋法则。在井下坐标系统中，则多将Z轴向上作为坐标系正方向，此时坐标系则满足左手螺旋法则。
2水平定向钻孔轨迹的基本要素
在实际开展水平定位钻孔轨迹设计操作、测量操作及数据信息处理的过程中，一般多选择钻孔轨迹L中的某一个测点作为研究的基础对象，其选择测点所相应的孔深、倾角与方位角，则被称之为水平定向钻孔轨迹的基本要素。依据相关理论，则测点数据信息仅表现了该点位置的空间位置，测点位置的切线则表示为钻进过程中的前进方向线，亦被称之为钻孔当前轴线，可以通过钻孔当前轴线、来表述测点附近一段钻孔轨迹。测量数据的处理操作与钻孔孔迹绘制，其对钻孔轴线的绘制，均是依据钻孔轴线进行操作的。为确保钻孔轨迹绘制及描述的准确性，要求对钻孔孔迹中存在的测点相应的孔深、倾角与方位角基本要素进行精确处理。在其基本要素中，理论孔深定义为：测点位置所具备的实际钻孔深度值，在近水平钻孔中，多指的是孔口位置到测点钻孔曲线之间的实际长度值，多采取钻杆进行测量，一般用L进行孔深记录；倾角：是指钻孔当前点的切线与水平面之间的最小夹角；方位角：是指钻扎当前点的切线在水平面的投影与北向(N轴)之间的夹角；设计方位钱：开孔方位线在水平面上的投影，代表钻孔深度廷伸主方向。
3煤矿井下水平定向孔轨迹的一般形式和描述方法
本煤层预抽钻孔的布且形式预抽钻孔一般情况都布宜在煤层厚度大、透气性好、瓦斯含且高、煤层硬度较大的称定煤层中，这样不但有利于成孔和后期钻孔橡定，同时能够保证钻孔的高渗透性。有利于瓦斯的逸出。报据钻有利于瓦斯的逸出。报据钻孔相对于工作面延伸方向的不同水平定向钻孔布龙形式主分为走向和倾向布置两种形式。为了保证良好的抽放效果，不能使钻孔穿透工作面或从巷道穿出帆，在实施定向拐商钻孔前，孔相对于工作面延伸方向的不同水平定向钻孔布置戳主钻孔布t形式一般以走向或倾向平行布皿为主。在实施向拐夸钻孔后，可采用“一孔多分支”的钻孔布1形式。这样可在顺槽直接开孔，减少钻机椒运次数，提高钻进效率，同时起到“一孔多用”的效果。
4煤矿井下随钻测量技术钻孔轨迹数据处理方法
在煤矿井下随钻测量技术钻孔轨迹数据处理中，提出应用平均角法进行轨迹计算。为确保钻进轨迹描述的准确性，可以进行多点测量，降低两侧点间距，提高计算精度，这种方法计算简单，在实践应用中应用较为广泛。此外，在煤矿井下随钻测量技术钻孔轨迹数据处理中还可以采取平衡正切法。然而其方法应用精度偏低，为满足现场实际需求，本文提出应用Excel进行钻孔孔迹测量参数计算，并绘制钻孔轨迹图。Excel工具具备着强大的数据处理功能，通过测量仪器，收集测点深度、倾角与方位角等信息，通过Excel形式进行保存，采取相应的计算方式进行孔迹坐标计算，选择图表导出方式，直观获得钻孔轨迹水平及垂直投影。
5结束语
CAN为串行通信协议，可有效支持分布实时控制，体现出较高的安全等级。CAN应用系统的设计要以CAN技术规范为基本依据，在任何两个基于CAN总线的仪器之间建立兼容性，对传输层进行规范定义，在周围各层当中将CAN协议的作用充分发挥出来。CAN的主要特点体现在以下几个方面：（1）多主工作方式，即网络上任意一节点在任意时刻均可向其它节点主动发送信息，各节点之间不存在主从关系；而报文标识符方面，CAN可以将各个节点分为不同优先级，可更好满足不同的实时要求。（2）CAN采用非破坏总线仲裁技术，该技术可以保证网络在负载较大的情况下保持稳定性；直接通讯距离可以速率低于每秒5kb的状态下达到10km。（3）由于报文采用的是短帧结构，故不易受干扰，传输时间短；CAN总线驱动器电路决定了网络中的节点数。（4）CAN每帧信息均有CRC校验及其它检错措施，这些可靠的检错措施组成了系统可靠的错误处理及纠错机制。即使错误非常严重，CAN也具备自动关闭输出功能；发送的信息遭到破坏后可自动重发。由此可见，与一般的通信总线相比，CAN采用了许多新技术及新设计，体现出较强的可靠性、实时性及灵活性。在煤矿安全监控管理中应用CAN总线技术，可以实现对任意一路CAN任意节点的检测、配置、组态，系统中的传感器、控制器、执行器均为互相独立的节点，真正做到分散控制、互相通信。
2基于CAN总线技术的煤矿安全监控系统设计
基于CAN总线技术的煤矿安全监控系统共包括三大部分，即煤矿安全监控智能决策与管理系统、矿井网关及多矿井分布式监控子网络，下文分别进行介绍：
2.1煤矿安全监控智能决策与管理系统
煤矿安全监控智能决策与管理系统采用实时在线智能管理控制系统—因特摩系统来实现，其将包含了专家系统、智能搜寻器、自动机器翻译及计算机视觉等技术的智能系统与因特网、通信技术、自动化技术、实时数据处理技术及数据库技术等结合在一起，实现对工业生产现场的智能监控。在煤矿安全生产中应用因特摩技术，可获取更多事故预报的私有知识，以起到预报事故的作用，为安全生产管理者提供更多的参考信息，提高决策管理的针对性，将事故控制在萌芽状态。该模块包括分站监控机、主监控机及分布式系统，井下数据采集系统主要负责采集工作现场的实时数据，经网关提交至各分站监控机智能决策及管理系统，分站监控机分析后，将处理过的信息提交至主监控机与服务器，最终得出相关决策及措施，对应设备接收到相关控制信息后做出反应，实现矿井安全的智能决策与管理。
2.2矿井网关
矿井网关的主要作用是连接以太网及CAN总线。此处采用AT75C220芯片，该芯片具有两个以太网接口，并具备语音处理功能；该芯片嵌入网关，CAN总线通过网关连接以太网，由此可见，该模块中AT75C220处理器是关键部分。该芯片具有双MAC以太网端口及桥接器，用于连接以太网，其DSP语音处理功能可在以太局域网中接入电话。CAN控制器选择菲利浦公司生产的SJA1000、PCA82C250，其支持CAN2.0B通信协议，可实现对总线的差动发送及对CAN控制器的差动接收。以太网TCP/IP协议与CAN协议的转换是通过AT75C220芯片在网络层完成的，并通实现以太网与CAN总线网络的通信及互联。以太网接收IP包，拆包后取出数据，再按照CAN通信协议重新组成帧，发送至接入设备。通过该网关即可实现CAN总线设备与以太网的通信。
2.3井下分布式控制子网
井下分布式控制子网是整个煤矿安全监控系统的核心部分，其包括数据采集系统、各类控制设备及报警设备及分站监控机通信系统。数据采集系统的主要作用是对井下生产及工作环境进行监测，获得原始的现场数据，分站监控机通信系统的主要作用是将井下现场采集的数据与设备的运行状态信息传输至井上。通过单片机、独立CAN控制器所组成的接口模块，井下数据采集设备、各类生产设备、安全设备、控制设备及报警设备等才可实现与CAN总线的通信。井下数据采集设备采集各安全指标模拟量及各个开关状态量后，再通过CAN通信及接口模块将这些数据发送至CAN总线；此外，通过CAN通信及接口模块，井下生产设备及安全保障设备实现了与CAN总线与现场控制及报警器的连接，以便实时监控设备的运行状态。
3结束语
本课程教学团队中承担主讲教学工作的有5人，承担辅助教学工作的有2人，所有教师均参与本课程的教材建设、教学改革、实验教学、网络资源建设等工作。多年来，教学团队努力加强梯队建设，支持、鼓励青年教师攻读博士学位(有2人博士在读)，并且针对青年教师在教学工作中存在的问题，积极开展教学研讨，交流教学经验，帮助他们尽快提高教学、科研水平。目前，团队所有成员坚持在教学、实验、科研和教学改革四个层面全方位开展工作，始终把本科生教育放在首位，并同研究生培养、科研课题紧密结合，已形成一支结构合理、综合素质高、教学效果好、积极致力于教学改革的课程教学团队。
2教学方法与手段
在长期的《表面改性技术》教学过程中，我们一直致力于教学方法的改革，以求达到最佳的教学效果。当今的本科教学强调素质教育，其教学结构是学教并重，即"主导－主体"教学模式。这种教学模式的核心在于既要发挥教师的指导作用，又要充分体现学生的主体作用。据此，我们对《表面改性技术》课程教学方法及手段进行了多方面的改革:
2．1采取“研究性教学和研究性学习”的教学方法
从研究问题入手，将“原理－设备－工艺－工程”的知识构建过程展现出来，同时提出新的问题，组织学生展开思考和研讨，引导学生把所学知识与煤矿设备工程实际紧密结合，变单向传输式教学为双向互动式教学，变以强调理论内容为主的灌输式讲授为探究理论研究过程为主的引导式讲授，实现真正意义上的“双主”教学。
2．2积极组织学生开展研讨活动
例如在学习有关热喷涂的内容时，以井下带式输送机底托架热喷涂铝加封孔剂处理可大幅提高使用寿命为例，让学生进行讨论，帮助、引导学生从材料的选择、涂层的结构以及喷涂工艺流程、实施过程等各个方面进行考虑、分析，并提出解决的方法。这样，通过启发式教学，不仅可以巩固所学知识，而且可以帮助学生学会从多方位、多角度去思考问题，去了解煤矿机械的使用情况，有利于调动学生的学习积极性。
2．3理论结合实际
加强校外实践基地建设《表面改性技术》课程是一门理论性与实践性相结合的课程，学生在学习过程中往往对煤矿机械表面处理工艺的理解不深入。为此，我们通过学生参加实践，组织现场教学，把理论与生产实际相结合，极大地提高了教学效果。例如，我们在江苏中矿大正表面工程技术有限公司以及郑州煤矿机械集团股份有限公司建立了校外实践基地，从而使学生的实践活动常态化。江苏中矿大正表面工程技术有限公司是国内表面工程领域的龙头企业，主要从事钢结构长效防腐涂装、缆索涂装工程、电厂特种表面处理、机械零件表面修复等，是国内热喷涂领域首家通过ISO9001质量体系认证的企业。郑州煤矿机械集团股份有限公司是中国领先的煤炭综采综掘设备制造商，是国内最大的液压支架制造商。企业被科学技术部、国务院国资委和中华全国总工会授予“国家创新型企业”称号，同时被国家五部委共同认定为国家级的企业技术中心。
2．4利用多媒体技术、结合英文教材
开展双语教学采用现代化教学手段可以节省时间，而且生动、直观、动态地展示各种表面技术的原理、工艺流程等，化抽象知识为具体知识。我们在教学媒体现代化建设中坚持走立体化建设之路，形成以教材、电子教案、多媒体CAI课件及网络学习系统为一体的立体化教学体系，为课程的教学提供了内容丰富、高质量的教学媒体资源。除PPT外，还利用动画、视频等进行辅助教学。如我们依靠自身力量开发了等离子喷涂法原理、电弧喷涂原理、化学气相沉积、粉末火焰喷涂、离子束沉积、真空镀膜、金属蒸镀等25套动画模拟示意图，这些辅助教学手段生动、直观、动态地展示了各种技术的原理、工艺流程，化抽象知识为具体知识，极大地激发了学生的学习热情。2011年，教学团队建立了《表面改性技术》课程网站，并已将教学大纲、实验教学大纲、实验指导书、英文教材、教学课件、教学录像、视频、动画等资料上传至网站供学生参考，网站还开辟有“答疑园地”栏目，团队的全体教师通过这一栏目答疑、批改作业、安排和指导实验。经运行使用，学生普遍反映良好。另外，从2004年开始，我们致力于英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》的编写及双语课件的开发，并适时地开展了双语教学，形成了自己的特色。
2．5设置实验环节，提高能力培养
《表面改性技术》课程涉及的表面处理工艺种类多，主要有热渗镀技术、热喷涂技术、堆焊技术、化学转化膜技术、气相沉积技术、“三束改性”等。每一种表面技术都有其特点，而且相互独立。根据我院实验室的条件，我们开设了热喷涂、热喷涂涂层性能表征、等离子化学气相沉积DLC膜、等离子化学气相沉积DLC膜的表征、离子注入改性等实验，力求做到使学生对相关工艺与设备有深入了解，并能进行操作，为今后从事相关工作打下良好基础。总之，经过长期不断的教学改革和实践，《表面改性技术》课程教学安排更趋合理，内容不断深化，学生学习兴趣浓厚，能够将课堂上所学理论知识应用到科研与生产实际中，学生的动手能力及创新意识明显提高，教学效果显著。
3教材建设
本课程是重要的技术基础课，又是培养发展创新能力的一门举足轻重的课程，是材料科学与工程专业学生进行综合工程素质教育和现代技术教育的重要阵地。结合煤矿机械行业背景及材料专业特点，教学团队编著并出版了教材《材料表面工程技术》，编印了英文教材《IntroductionofSurfaceEngineering》以及实验教材《材料改性实验》，同时自编课程讲义和教案。目前，《材料表面工程技术》作为高等教育(矿业)“十二五”规划教材已编写完成，并将于近期出版。此外，我们对教材内容在以下方面进行了调整。(1)着重介绍每章要点，便于学生预习和复习。注意和后续课程教学内容的分工、衔接和配合。增加英文专业名词，为今后学习外文资料奠定基础。(2)部分章节设立课堂讨论环节，列举大量实例，增加与学生的互动，便于学生理解掌握知识点。例如:对掘进机、采煤机中的矿用截齿，在使用过程中承受高的压应力、剪切应力、冲击载荷以及温度变化，因而极易磨损。通常采用热喷涂、等离子熔覆、激光熔覆、堆焊耐磨焊条、等离子束表面冶金、钎焊－热处理一体化等表面改性技术提高其耐磨性。对煤矿综采工作面的液压支架而言，由于矿井特殊的环境，因而对支架立柱、千斤顶表面、油缸、活塞等产生强烈的腐蚀，最终导致支架失效。常采用的表面处理技术有:化学热处理，如渗铝、渗铬、渗硼、硼铝共渗等，电镀锌、铜、铬、镍，化学镀镍、磷化，堆焊以及热喷涂锌铝合金层等。对于煤矿罐道，一般采用普通碳钢制造，其传统的表面处理方法包括:涂料防腐、热浸镀锌、热喷涂锌+涂料防腐等。(3)针对近几年发展起来的新的煤矿机械表面处理技术如达克罗表面处理、Q－P－Q盐浴复合处理技术，阴极氧化法等进行简明扼要地讲解，以扩大学生的知识面。
4教学管理
要实现带式输送机的高效、节能、可靠运行，既需要优化带式输送机本身的结构设计、完善其功能设计，更为关键的是要选择适合其工作特性的控制器。鉴于带式输送机运行过程中存在非线性、动态波动性等模糊特性，选用了人工智能模糊控制系统，可实现对带式输送机的精确性和柔性控制。设计的控制系统将人工智能模糊控制与PLC可编程控制完美融合，既能确保控制系统的可靠性、适应性外，又提高了带式输送机的智能化、自动化控制水平。采用变频调速的方式可实现带式输送机的速度调控，其中运量偏差G、速度偏差E和速度偏差变化率EC为模糊控制器的输入量，电动机频率F为输出量，由PLC程序对输入量进行模糊化处理，最终实现带速与运量的合理匹配。
2控制系统的设计
根据分析可知，带式输送机节能控制的关键是根据运量变化动态地调控带速，通过减少轻载和空载状态下的功率损耗来达到节约能耗的目的。该节能控制装置的接收来自仓位传感器的料位信号、带式输送机称重传感器的重量信号、速度传感器的速度信号，只要通过对上述信号进行逻辑判断，便可按照预定的程序智能地控制给煤量和输送机带速。控制系统是以S7-300系列PLC作为控制中枢，可实现仓位信号、带速信号、称重信号的采集，并利用PLC实现人工智能模糊控制，计算出精确的运行频率，通过调节变频器频率来实现对带式输送机速度的控制。同时，各级分站之间的信号传输以及通信功能均由PLC实现，带式输送机的各种保护功能也通过PLC程序控制实现。
系统预先设定煤仓额定容量的30%～80%为合理存煤量，在这个范围内，需要测量带式输送机实际运量Q，将测量值与设计值进行比较，并以设计的运量为准对带式输送机进行变频调速。当煤仓的实际存煤量超过额定上限时，系统自动发出存煤超限警报，采煤机按指令停机;当煤仓的实际存煤量超过额定容量的80%又未超限时，需要发出减少采煤量的信号，然后以设计运量为参考，通过调节输送带速度来调整实际运量;当煤仓的实际存煤量低于额定下限时，系统将发出带式输送机的停机信号;当煤仓的实际存煤量低于满容量的30%但未低于下限时，可减小给煤机给煤量，即减小带式输送机的实际运量;当实际运量满足低速运行条件时(本系统以低于设计额定运量的一半为低速运行条件)，输送机将自动以设定的低速状态运行，最大限度地节约电能。
3结语
从煤矿企业角度看，新媒体技术能满足员工随时随处学习的需要，避免了集中脱产学习影响日常生产;同时，目前安全培训多流于形式，培训考试违纪频发，违规办理培训合格证现象严重，致使培训效果堪忧。通过新媒体技术组织的培训课堂，企业监管人员也可以远程参与其中，对培训机构和员工进行监督和检验，真正达到培训目的。从培训员工角度看，当前我国煤矿员工整体文化素质有了大幅提升，完全具备运用新媒体技术进行学习的能力，同时新媒体技术大多具有较强的趣味性和沉浸感，容易调动学习者的积极性和主动性。从培训教师的角度看，相对于传统教学手段，新媒体技术具有的多元化优势便于教师根据教学内容选择合适的教育媒介来组织教学，同时通过便捷的师生互动，教师能够及时了解教学效果进而改进教学方式。由此可见，将新媒体技术应用到煤矿安全培训中是完全可行的。
2新媒体技术的学习特征与应用场景
2．1虚拟现实技术
虚拟现实技术可以模拟显现那些抽象的或者传统教学环境无法实现的事物，在这样的仿真环境中，学习者可以让时间暂停，以便仔细观察煤矿火灾从隐患出现到酿成灾难的发展轨迹随时间的变化过程;也可以反复演练事故救援等高危险性技能和生产过程中的低概率事件，既能得到最佳处理方案，也可以在虚拟环境中获取实际操作经验;还可以通过交互式数据手套、头戴式虚拟现实眼镜开展煤矿生产实验，体验实时的物理反馈，加深感官印象，检验相关技能的可操作性。目前，这种低成本、高效率的培训方式已经得到煤矿行业的高度重视和广泛应用。
2．2网络教育游戏
相关研究发现，角色扮演法更易于赢得成人学习者的青睐。教育网络游戏“寓教于乐”，将网络游戏的内在机制融入到教育培训领域，利用虚拟现实技术来构建支持合作学习的可视化、多用户虚拟学习环境，并通过真实情景、角色机制和任务驱动机制来吸引学习者参与［2］。安全事故救援是开发煤矿教育游戏的最佳蓝本，在这个游戏中，学习者可以分别扮演救援指挥人员、技术专家、施救人员、被困矿工等角色，而解救被困人员、最大程度减少损失是游戏的最终任务。学习者进入游戏，实际上就是进入了煤矿安全事故救援的现场，通过学习游戏规则，学习者可以获得各个游戏角色应该具备的安全知识和技能。在这个特定的虚拟游戏环境中，学习者独立思考、相互合作、加强沟通，从而获得煤矿事故救援相关的知识和技能。同时通过角色互换，既增强了学习者对救援知识的整体性把握，也有助于学习创造性、团队协作和换位思考能力的培养。
2．3微博和微信
微博和微信作为目前最流行的信息分享和个人交流平台，以文字、图片、音频以及视频等媒介为载体，实现了信息的即时传播、交流和分享［3］。微博和微信在煤矿安全培训领域的应用主要体现在以下几方面:鼓励互动，促进师生间点对点、点对面的指导和沟通。通常，煤矿员工的口头表达能力有所欠缺，微博和微信等新媒体平台避免了面对面交流的压力，学习者可以畅所欲言，分享学习和生产过程中的心得和体会;开展泛在学习，扩展课堂学习。通过微博和微信，学习者可以对煤矿安全领域的专家学者、技术能手“加关注”，跟踪技术前沿，向他们学习最先进的安全生产知识和技能;构建虚拟课堂，推动团队协作学习。通过微博和微信建立虚拟学习课堂，其信息精确传播的特点确保了课堂成员之间共享信息的可靠性，大家群策群力，在交流、讨论、争辩中获取知识和技能、完成学习任务，增强了学习者协作学习的能力。
2．4微视频
煤矿企业生产任务繁重，学习时间很难得到保证，造成了员工学习方式的碎片化和微型化。微视频课程的出现，正好迎合了煤矿员工微型学习的需求［4］。微视频课程是指具有完整意义的教学知识单元或知识点，通常以2～20min的时间呈现，由多个“知识原子”构成的供学习者自控步调、自主学习的微型教学视频资源，具有“短、快、精”的特点。目前，现成的煤矿安全生产微视频课程资源较少，但可以通过以下2种渠道获取:企业外部资源。我国高校建设的诸多精品课程，如中国矿业大学的《采矿学》、《矿井通风与安全》等课程，提供了大量免费的教学录像，同时网络公开课等网络平台也提供了为数不少的教学视频资源，通过技术手段，可以将其改造成适于微型学习的微视频资源，实现课程资源的重复再利用;企业内部资源。煤矿企业不乏技术标兵和资深专家，他们在日常工作中积累了大量安全生产的技能和经验，可以将他们最拿手的技能和知识录制成微视频，既能供员工学习和借鉴，同时对专家本人来说也是一种精神上的激励。
2．5手机二维码
手机二维码开启了煤矿安全培训微型学习的新视角，其学习的流程大致如下:将加载有相应信息的手机二维码印刷在教材或其他培训资料上，也可以印刷于生产设备或相关生产场所，学习者用带有摄像头的智能手机扫描二维码图形，通过手机上安装的二维码识别软件解读出二维码信息，这里的信息可能是培训资源本身，也可能是培训资源的链接网址，学习者只需点击该链接就可获得相关的扩展知识［5］。可以看出，手机二维码在学习过程中充当了连接学习者和培训资源的纽带角色，这样的培训方式特别适合于整体文化水平相对较低的煤矿员工，他们中的大多数人不善于通过网络获取知识，或者从来就没接触过网络，手机二维码正好将所需的知识点推送到学习者面前，使学习具有很强的针对性，极大地拓展了学习者的知识获取渠道。另外，手机二维码精确的定位功能，使学习者能在鱼龙混杂的海量网络信息中有效地定位到自己所需的知识，能有效提高学习者的依赖性。
3新媒体技术培训的效果与展望
3．1新媒体技术培训的效果对比
为了对比以上几种新媒体技术在煤矿安全培训中的应用效果，借助层次分析法来进行定量分析。首先，构造层次结构模型，将整个决策体系分为3层:最高层为目标层，即前文提到的5种新媒体技术的培训效果对比排序;中间层为准则层，包括教育媒介的融合性、信息感知渠道的丰富性、教学组织的开放性、教育形式的多样性和教育互动的即时性等衡量指标。鉴于每种教育技术的存在，其最终出发点都在于提高学员的相关知识和技能，因此将知识积累与技能提升也作为衡量指标之一;最底层为方案层，即可供选择的5种新媒体技术。根据层次结构模型中各要素间的隶属关系，对同一层次各要素关于上一层次中相关联准则的重要性进行两两比较，在问卷调查的基础上构建判断矩阵。邀请专家学者对问卷统计得到的判断矩阵进行评价和调整，以满足一致性检验要求，最终得到7个判断矩阵(数据略)。最后，计算判断矩阵的最大特征值及所对应的特征向量，归一化后作为新媒体技术培训效果的权值，最终得到5种新媒体技术的权重排序。
3．2新媒体技术培训的应用展望
通过上一节的对比分析，可以得到新媒体技术的权重排序依次为:虚拟现实技术(0．4249)、教育网络游戏(0．2604)、微博和微信(0．1879)、微视频(0．0835)、手机二维码(0．0432)，由此说明虚拟现实技术是煤矿安全培训领域最佳的新媒体培训技术，该评价结果与新媒体技术在该领域的实际应用也基本吻合，表明获得的评价结果是合理可信的［6－8］。同时，教育网络游戏与微博和微信的权重值也较高，前者见长于多感官沉浸的角色扮演式教学，后者则有助于学员的即时互动和协作学习，并且它们在其他教育领域也都显示出了令人瞩目的教学效果。另外，微视频课程和手机二维码技术虽然权重值较低，但在学员开展移动学习时拥有优势，随着技术的发展和教育理念的更新，这些新媒体技术必将在煤矿安全培训领域占据一席之地。
4结语
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