“煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)”教學(xué)課程體系和工程地質(zhì)內(nèi)涵

喬偉 李文平 孫如華 賀虎

摘要：“煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)”課程是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程。課程內(nèi)容的設(shè)置涵蓋了煤礦礦井工程領(lǐng)域的各個(gè)方面，課程教學(xué)采用課堂授課、研討與科技活動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)模式。課程重點(diǎn)突出煤炭開發(fā)中的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題，挖掘煤礦生產(chǎn)過(guò)程中各種災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境保護(hù)等方面的工程地質(zhì)內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：煤礦;工程地質(zhì);水文地質(zhì);教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）10-0150-02

《煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)》課程是地質(zhì)工程專業(yè)主干課程。該課程主要內(nèi)容圍繞煤礦工程建設(shè)問(wèn)題展開。通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握煤礦工程地質(zhì)學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)的基本原理、方法，具備初步分析和解決煤礦工程地質(zhì)與水文地質(zhì)問(wèn)題、煤礦災(zāi)害問(wèn)題等的能力，理解煤礦生產(chǎn)與地質(zhì)環(huán)境之間的相互作用、相互制約的規(guī)律。為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和將來(lái)走向工作崗位的自學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。

一、課程建設(shè)改革的思路

“煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)”課程改革的基本思路是構(gòu)建體現(xiàn)國(guó)際現(xiàn)代水文地質(zhì)工程地質(zhì)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)、符合中國(guó)地質(zhì)特色和煤礦生產(chǎn)實(shí)際的課程體系[1]。本課程采用課堂講授與研討的教學(xué)模式，通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握的前期知識(shí)能應(yīng)用到煤礦工程問(wèn)題中。使學(xué)生掌握煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)所涉及的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，了解解決煤礦工程與水文地質(zhì)問(wèn)題的過(guò)程和方法;了解煤礦在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建井、開采及關(guān)閉過(guò)程中可能遇到的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)問(wèn)題，掌握煤礦工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的基本要素，并系統(tǒng)掌握煤礦區(qū)巖土類型及工程性質(zhì)、地應(yīng)力、軟巖、露天煤礦邊坡、煤礦水害防治、覆巖及底板破壞規(guī)律等方面的知識(shí)。掌握對(duì)煤礦工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題的分析方法及對(duì)不良地質(zhì)條件應(yīng)采取的措施，了解各種地質(zhì)作用、采動(dòng)作用的形成機(jī)理、影響因素以及對(duì)煤炭開采的影響和治理方法，并對(duì)煤礦建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中可能遇到的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題做出分析評(píng)價(jià)。

在具體的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中主要從以下幾個(gè)方面入手開展工作。

1.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提高任課教師的專業(yè)科技水平。配置教授、副教授的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。授課教師要主持國(guó)家自然科學(xué)基金或參與重大重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等，主持重大工程實(shí)踐或咨詢項(xiàng)目。

2.教學(xué)內(nèi)容注重基礎(chǔ)又緊跟科技前沿。夯實(shí)基礎(chǔ)內(nèi)容和基本概念的學(xué)習(xí)和體會(huì)的同時(shí)，跟蹤國(guó)際前沿，反映最新科研成果。

3.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，努力創(chuàng)造實(shí)踐教學(xué)條件。利用ESI地球科學(xué)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目、教育部修購(gòu)專項(xiàng)、“雙一流”建設(shè)等項(xiàng)目，為學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造環(huán)境。通過(guò)本科生參與教授課題討論，使學(xué)生體會(huì)工程實(shí)踐現(xiàn)狀和內(nèi)容，激發(fā)專業(yè)領(lǐng)域的興趣和熱情。

二、課程內(nèi)容設(shè)置

“煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)”課程主要包括：煤礦軟巖工程地質(zhì)問(wèn)題、煤礦區(qū)地應(yīng)力測(cè)試和分析方法、煤礦覆巖及底板變形和破壞規(guī)律、煤礦水害防治理論與技術(shù)（煤礦水文地質(zhì)學(xué)）、露天礦邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)問(wèn)題和煤礦環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。課程內(nèi)容主要涵蓋了煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題和災(zāi)害問(wèn)題，應(yīng)屬于專門工程地質(zhì)學(xué)和專門水文地質(zhì)學(xué)的范疇。煤礦水文地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容也是利用現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)的研究成果與煤礦生產(chǎn)的實(shí)際交叉融合而設(shè)定。

每一章的內(nèi)容主要包括相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和解決問(wèn)題的基本方法，進(jìn)行前沿科學(xué)問(wèn)題的探究和工程實(shí)例的分析[2]。比如煤礦軟巖工程地質(zhì)問(wèn)題一章要求學(xué)生掌握煤礦軟巖的定義，了解煤礦軟巖的成分、結(jié)構(gòu)及常見的軟巖，熟悉煤礦軟巖的基本力學(xué)特性和工程特性，熟悉軟巖的工程分類及軟弱圍巖破壞規(guī)律，了解軟巖巷道底鼓的機(jī)理及防治方法并了解煤礦井巷工程的其他工程地質(zhì)及水文地質(zhì)問(wèn)題。

三、教學(xué)方法

考慮到課程內(nèi)容的理論性、實(shí)踐性較強(qiáng)，具有一定的抽象性，課程教學(xué)方法以教師教授為主、學(xué)生研討和科技參與相結(jié)合的方法模式。教師在課堂上針對(duì)基本知識(shí)進(jìn)行精細(xì)講解，然后因?yàn)楣こ虇?wèn)題和科學(xué)問(wèn)題，由學(xué)生查閱和思考、課上分小組回答和研討，在研討環(huán)節(jié)教師只做精要點(diǎn)評(píng)和引導(dǎo)[2]。

課程采用主講教師負(fù)責(zé)制，定期研討教學(xué)改革和教學(xué)內(nèi)容。課程有統(tǒng)一的授課要求和標(biāo)準(zhǔn);教學(xué)檔案管理規(guī)范，課程成績(jī)管理規(guī)范。加強(qiáng)課程的教學(xué)過(guò)程管理，及時(shí)通過(guò)問(wèn)卷收集學(xué)員意見，并積極改進(jìn)教學(xué)[3-5]。

課堂教學(xué)過(guò)程中，由于煤礦工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題的實(shí)踐性較強(qiáng)，教師應(yīng)做大量的案例分析，要把實(shí)際工程問(wèn)題的來(lái)龍去脈講清楚，從工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件到災(zāi)害機(jī)理，最后到防治方法和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，應(yīng)做較為詳細(xì)地講解;同時(shí)應(yīng)通過(guò)學(xué)生已有的野外實(shí)踐教學(xué)中舉出例子進(jìn)行啟發(fā)性引導(dǎo)，此內(nèi)容為本課程教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容[6]。通過(guò)學(xué)校的大學(xué)生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目，學(xué)生參與到教師的科研課題中，了解科研項(xiàng)目的完成過(guò)程，激發(fā)他們對(duì)科學(xué)問(wèn)題的思考，逐步深入對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握。

四、教學(xué)內(nèi)容的工程地質(zhì)內(nèi)涵

“煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)”課程重點(diǎn)在講授煤田勘探、建設(shè)、生產(chǎn)以及關(guān)閉過(guò)程中的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)問(wèn)題，是工程地質(zhì)學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)與工程學(xué)、采礦學(xué)等的交叉融合。眾所周知，地質(zhì)條件在工程建設(shè)中有“靜態(tài)”的特點(diǎn)，煤礦工作面開采為“動(dòng)態(tài)”過(guò)程，而且煤層賦存在沉積巖地質(zhì)體中，開采過(guò)程中面臨軟巖、高地應(yīng)力、高溫、水害、瓦斯和沖擊礦壓等眾多問(wèn)題，這些問(wèn)題的發(fā)生發(fā)展與煤層所賦存的地質(zhì)環(huán)境息息相關(guān)。所以研究煤礦工程地質(zhì)和水文地質(zhì)，是保證煤礦生產(chǎn)安全、高效和環(huán)境保護(hù)的先決條件，同時(shí)問(wèn)題的研究和解決也貫穿在整個(gè)煤炭開發(fā)過(guò)程中。

煤礦實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)中，包括采煤、機(jī)電、測(cè)量、地質(zhì)、水文等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，但這些領(lǐng)域的工作環(huán)境都是地質(zhì)體介質(zhì)。所以把握工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件就是把握了煤礦井建設(shè)和開發(fā)的環(huán)境。認(rèn)識(shí)地質(zhì)條件越透徹，解決問(wèn)題的效率將會(huì)越高，解決問(wèn)題的方法將會(huì)越多。所以在“煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)”課程授課中，重點(diǎn)體現(xiàn)煤礦這種特殊工程的地質(zhì)條件，啟發(fā)學(xué)生在深入了解煤礦生產(chǎn)問(wèn)題過(guò)程中把握地質(zhì)問(wèn)題。

比如在煤礦水害防治一章中，要求學(xué)生掌握煤田水文地質(zhì)問(wèn)題的基本知識(shí)、掌握煤礦水害的充水條件及其分析方法、熟悉煤田水文地質(zhì)勘探方法、掌握煤礦各類水害的評(píng)價(jià)方法、熟悉煤礦各類水害的基本防治方法和了解煤礦區(qū)地表及地下水環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。這一章節(jié)內(nèi)容中，深入認(rèn)識(shí)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題對(duì)煤礦水害的防治具有重要意義。水文地質(zhì)勘探期間的水文地質(zhì)試驗(yàn)方法、含水層補(bǔ)徑排條件、含水層水質(zhì)及水—巖相互作用等水文地質(zhì)問(wèn)題以及采動(dòng)巖體裂隙演化、隔水層物理力學(xué)特性及阻水性能、斷層帶工程地質(zhì)性質(zhì)等工程地質(zhì)問(wèn)題都是煤炭開發(fā)中解決災(zāi)害問(wèn)題的重點(diǎn)。所以在“煤礦工程與水文地質(zhì)學(xué)”課程的教學(xué)過(guò)程中應(yīng)著重于工程地質(zhì)與水文地質(zhì)學(xué)與采礦學(xué)的交叉和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

五、結(jié)束語(yǔ)

“煤礦工程與水文地質(zhì)”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課程，涉及內(nèi)容復(fù)雜，知識(shí)面廣，信息量大，學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)實(shí)屬不易。在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生探索知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，著重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生學(xué)有所獲、學(xué)有所用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。通過(guò)案例教學(xué)、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練等方式逐步引導(dǎo)學(xué)生了解并掌握課程內(nèi)容。課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的掌握與煤礦實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)合，突出了本課程的特色。

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Teaching Course System and Engineering Geological Connotation of the Course of "Coal Mine Engineering Geology and Hydrogeology"

QIAO Wei，LI Wen-ping，SUN Ru-hua，HE Hu

（School of Resources and Earth Science，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，China）

Abstract：The course of "Coal Mine Engineering Geology and Hydrogeology" is a professional course with strong theory and practice.The content of the course covers coal mine engineering，and the course teaching adopts classroom teaching，discussing the teaching mode combined with science and technology activities.The course focuses on the problems of engineering geology and hydrogeology in coal development，and explores the engineering geological connotation of various disasters and geological environment protection in the process of coal mine production.

Key words：coal mine;engineering geology;hydrogeology;teaching content