探討采礦工程專業(yè)對科研儀器的使用

袁安營

摘 要：科研儀器是用來探索和創(chuàng)新的主要工具，采礦工程專業(yè)科研儀器和設(shè)備的高效使用可以為我國的煤炭事業(yè)的良好發(fā)展提供強大助力。本文從科研儀器設(shè)備的定位、科研儀器的種類、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級和自主研制等方面對采礦工程專業(yè)科研儀器的使用和管理進行了探討，首先對科研儀器的使用方向進行了定位，其次詳細的闡述了采礦工程專業(yè)科研儀器的分類，并為科研儀器的使用和管理提出了建議，最后提出了大型精密科研儀器設(shè)備功能擴展升級和自主研制對我國科學研究發(fā)展的重要性。

關(guān)鍵詞：教學科研 儀器定位 儀器使用 自主研制

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0049-02

Abstract： Scientific research instruments are the main tools used to explore and innovate. The efficient use of scientific research instruments and equipment in mining engineering specialty can provide strong support for the good development of coal industry in China. This paper discusses the use and management of scientific research instruments in mining engineering specialty from the following aspects： the orientation of scientific research instruments， the types of scientific research instruments， the use and management of scientific research instruments， the upgrade of scientific research instruments and the independent development of scientific research instruments. Firstly， the orientation of scientific research instruments is positioned， and secondly， the classification of scientific research instruments in mining engineering specialty is elaborated in detail. Suggestions on the use and management are put forward. Finally， the importance of functional expansion and upgrading of large-scale precision scientific research instruments and equipment and independent development to the development of scientific research in China is put forward.

Key Words： Teaching and scientific research； Instrument location； Instrument use； Independent development

采礦工程專業(yè)科研儀器為從事科研工作的采礦工程專業(yè)研究人員使用的儀器和設(shè)備，旨在使科研人員使用后能夠發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象、揭示新的機理[1]。因此，在針對采礦工程專業(yè)科研儀器教學和科研使用過程中，應(yīng)對科研儀器的定位、科研儀器的分類、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級和自主研制有更清晰的認識和理解。

1 采礦工程科研儀器的定位

科研儀器旨在針對具體基礎(chǔ)理論問題、工程實際問題等研究的過程中使用的儀器和設(shè)備，科研用儀器主要應(yīng)用于高等學校、科研院所等科學研究人員進行科學研究，較少的參與到本科教學中。由于采礦工程專業(yè)屬于工程類專業(yè)，因此在科研儀器的定位過程中教學儀器和科研儀器的區(qū)分更加明顯[2]。

采礦工程專業(yè)科學研究人員，探索性研究的主要途徑之一就是采用科研儀器和設(shè)備進行測試和監(jiān)測，進而達到揭示機理和探索現(xiàn)象的目的。而且在研究工作結(jié)束后仍需要采用科研儀器進行標定或者鑒定，進而評估研究成果的可靠性及評估能夠取得的經(jīng)濟效益。在經(jīng)濟技術(shù)高速發(fā)展的今天，大型高精度、高速度、高性能的科研設(shè)備在科技發(fā)展中的作用越來越明顯，科研儀器的先進性在一定程度上表征了一個國家或者一個科研院所所具有的科研潛力或者發(fā)展前途，總而言之，科研儀器和設(shè)備是一個國家或者單位科研實力的主要標志之一。

2 采礦工程科研儀器的種類

采礦工程專業(yè)科研儀器的分類主要是根據(jù)具體用途進行劃分：室內(nèi)科研儀器、現(xiàn)場監(jiān)測科研儀器，其中室內(nèi)科研儀器又分為：

（1）巖石力學測試系統(tǒng)，主要用于不同煤巖體物理力學性質(zhì)和參數(shù)的測定。根據(jù)實驗的需要巖石力學測試系統(tǒng)也分為很多種，主要有單軸抗拉強度監(jiān)測巖石力學測試、單軸抗壓巖石力學測試系統(tǒng)、三軸抗壓巖石力學測試系統(tǒng)、三點彎曲巖石力學測試系統(tǒng)、剪切巖石力學監(jiān)測系統(tǒng)等。

（2）支護體監(jiān)測系統(tǒng)，主要用于監(jiān)測支護體設(shè)備的力學性能。根據(jù)實驗的需要支護體監(jiān)測系統(tǒng)主要有支護體疲勞損傷性能監(jiān)測系統(tǒng)、支護體拉拔性能監(jiān)測系統(tǒng)（如臥式拉力機監(jiān)測裝備）、支護體沖擊斷裂性能監(jiān)測系統(tǒng)、支護體抗彎性能監(jiān)測系統(tǒng)、支護體抗剪性能監(jiān)測系統(tǒng)等。

（3）動靜組合沖擊監(jiān)測系統(tǒng)，主要用于動力災(zāi)害研究過程中的煤巖體沖擊破壞等實驗。主要有不同尺寸的動靜組合加載系統(tǒng)。

（4）數(shù)值模擬系統(tǒng)，主要應(yīng)用模擬實現(xiàn)現(xiàn)場工程實踐問題，主要有二維和三維之分。數(shù)值模擬系統(tǒng)主要有離散元數(shù)值模擬系統(tǒng)、有限元數(shù)值模擬系統(tǒng)、有限差分數(shù)值模擬系統(tǒng)等。離散元數(shù)值模擬系統(tǒng)目前在采礦工程專業(yè)中應(yīng)用的有UDEC數(shù)值模擬系統(tǒng)、PFC數(shù)值模擬系統(tǒng)等，有限元數(shù)值模擬系統(tǒng)目前在采礦工程專業(yè)中主要采用ANSYS數(shù)值模擬系統(tǒng)，有限差分目前在采礦工程專業(yè)中主要采用Flac數(shù)值模擬系統(tǒng)。

采礦工程專業(yè)中現(xiàn)場監(jiān)測科研儀器設(shè)備種類較多，主要根據(jù)監(jiān)測目的的需要采用不同的監(jiān)測設(shè)備，如井下動力災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備微震系統(tǒng)、采場圍巖應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)、采場圍巖應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)、高瓦斯礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、工作面頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)、鉆孔窺視監(jiān)測設(shè)備等。

3 科研儀器的使用和管理

由以上分析可以看出，科研儀器和設(shè)備在科學研究工作中具有重要的作用，因此，也就面臨著如何更加高效、合理的使用和管理科研儀器和設(shè)備的問題?？蒲袃x器和設(shè)備的使用和管理的過程中主要面臨的以下關(guān)鍵因素：科研儀器管理人員的水平、儀器設(shè)備的先進性、儀器設(shè)備輔助性材料的使用、擁有儀器設(shè)備的科研單位資金情況等?？傮w來說，技術(shù)性和經(jīng)濟型是科研儀器和設(shè)備使用和管理的決定性因素[3，4]。

另一方面，如何使用好和管理好科研儀器和設(shè)備是每一個高等學校和科研院所都必須要面臨的重要問題。而科研方向作為衡量一個科研單位科研儀器和設(shè)備使用和管理水平的主要標準之一，其研究內(nèi)容的多樣性、復(fù)雜性、所需科研儀器設(shè)備的種類、性質(zhì)、精度及更新?lián)Q代速度等都對最終的科研成果起到重要的作用。

隨著國家和地方科研院所針對科研儀器和設(shè)備越來越重視，關(guān)于精密科研儀器和設(shè)備的管理辦法也越來越正規(guī)，安排專門人員實行統(tǒng)一管理制度，制定使用計劃和標準，專人專責，科研儀器和設(shè)備使用人員對儀器的安全性承擔責任，對重大精密科研儀器和設(shè)備由專門管理人員使用，不允許非儀器管理人員私自使用。并對儀器和設(shè)備的管理人員及使用人員進行定期業(yè)務(wù)培訓，采取積極的鼓勵舉措，穩(wěn)定科研儀器和設(shè)備管理人員的心態(tài)和思想，提高他們的積極性和責任心，逐步擴大科研儀器設(shè)備管理人員隊伍，使其做到對科研儀器的定期保養(yǎng)與維護，保障儀器設(shè)備工作狀態(tài)良好，盡可能延長其使用期限，最終為科學研究提供重要的保障。

4 科研儀器的升級和自主研制

科研儀器和設(shè)備主要用來探究某些方向未知領(lǐng)域的工具，據(jù)統(tǒng)計，諾貝爾獎的獲得者中，有60%左右是根據(jù)自主研發(fā)的科研設(shè)備進行科學研究，進而發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)人未能發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象或者揭示了旁人未能揭示的機理。而我國目前高端大型精密儀器的來源仍主要是通過進口，花費了國家的大量人力物力，但這些精密儀器的核心關(guān)鍵技術(shù)仍掌握在歐美一些國家，這也成為我國自主創(chuàng)新的約束因素之一。

由以上可以看出，目前我國的精密高端科研儀器主要是從國外進行采購，不僅花費了國家大量的人力物力和財力，而且限制了我們自主研發(fā)的思想。

從采礦工程專業(yè)的角度來說，目前我們使用的主要精密科研儀器主要有：工業(yè)掃描CT，MTS巖石力學測試系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)、微震監(jiān)測系統(tǒng)等大型精密科研儀器設(shè)備大多從美國、德國和日本等國家引進。這些儀器設(shè)備的引進在一定程度上方便了科研人員的科學研究，促進了我國煤炭事業(yè)的發(fā)展，為我國的經(jīng)濟建設(shè)起到了一定推動作用。但是從長遠來看，并不利于我國科學技術(shù)的提高，古語有曰：“工欲善其事，必先利其器”，一味的引進國外的先進科研儀器并不是長久之計，我們應(yīng)該將更多的科研資金應(yīng)用到設(shè)備的升級和自主研發(fā)方面，創(chuàng)造出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高精度大型科研儀器，為我國的科研事業(yè)不斷提供幫助。

5 結(jié)語

采礦工程專業(yè)科研儀器為從事科研工作的采礦工程專業(yè)研究人員使用的儀器和設(shè)備，旨在使科研人員使用后能夠發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象、揭示新的機理，科研儀器和設(shè)備合理高效的使用對我國煤炭安全高效開采具有重要的意義。本文從采礦工程專業(yè)科研儀器設(shè)備的定位、科研儀器的種類、科研儀器的使用和管理、科研儀器的升級和自主研制等方面進行了探討，首先對科研儀器的使用方向進行了定位，其次詳細的闡述了采礦工程專業(yè)科研儀器的分類，并為科研儀器的使用和管理提出了建議，最后提出了大型精密科研儀器設(shè)備功能擴展升級和自主研制對我國科學研究發(fā)展的重要性，希望對采礦工程專業(yè)的科學研究和教學工作提供一定幫助。

參考文獻

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