安全工程专业视角下的《矿山机械》课程建设

臧杰

一 引言

《矿山机械》是采矿工程、机械工程和安全工程（矿山安全方向）等矿业类专业的一门专业课[1,2]。该课程主要介绍我国煤矿通用的采掘机械、支护设备、运输提升设备和流体机械等矿山机械设备的用途、工作原理、结构、性能和选型方法[3-5]。

在中国矿业大学（北京）（以下简称“我校”）安全工程专业2016版新教学大纲中，《矿山机械》是矿山安全方向本科生的一门专业选修课。在2016版教学大纲得培养目标中要求安全工程专业本科生应“具有分析与解决安全技术及工程问题的基础理论和专业知识”。因此，安全工程专业矿山安全安全方向的《矿山机械》教学应与专业培养目标相适应，即除矿山机械的用途、结构、工作原理等基础知识以外，安全工程专业的学生还应了解和掌握与矿山机械安全相关的知识，如作业过程中的危险有害因素、机械伤害类型，与矿山机械有关的安全规程，以及安全防护措施。

二 安全工程专业《矿山机械》课程教学目标

安全工程专业《矿山机械》的教学目标包括两大部分，一是了解和掌握矿山机械基础知识，而是了解和掌握矿山机械安全知识。

与矿山机械基础知识相关的教学目标包括以下几个方面。

（1）了解和掌握矿山机械的结构特点、工作原理和工作性能。

（2）了解矿山机械的适用范围及选型原则和方法。

（3）了解这些矿山机械在煤矿使用和应用情况。

与矿山机械安全相关的教学目标包括以下几个方面。

（1）了解和掌握矿山机械作业过程中存在的危险有害因素。

（2）了解和掌握矿山机械作业过程产生的机械伤害形式。

（3）了解《煤矿安全规程》对矿山机械安全的规定。

（4）了解煤矿采取的矿山机械安全技术和管理措施。

三 安全工程专业《矿山机械》课程教学内容

我校安全工程专业矿山机械课程选用的教材是由李炳文教授主编、中国矿业大学出版社出版的《矿山机械》[1]。该教材是国家普通高等教育“十一五”国家级规划教材，被众多国内高校选用。我校安全工程专业矿山机械课程教学内容依托此教材制定。根据矿山机械的用途不同，将教学内容分为四篇，分别是“采掘机械”篇、“支护设备”篇、“矿井运输和提升设备”篇和“矿山流体机械”篇。

“采掘机械”篇包含三章，分别是“煤岩截割理论”“掘进机械”和“采煤机械”。“煤岩截割理论”是采掘机械作业的基础理论，有助于学生理解采掘机械作业的特点和原理。“掘进机械”主要介绍钻孔机械、掘进机、掘锚联合机组和装载机械的分类、结构特点、工作性能，掘进机械作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对掘进机械作业的规定，以及掘进机械作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“采煤机械”主要介绍滚筒采煤机、连续采煤机和刨煤机的结构特点、工作性能，采煤机械作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式、《煤矿安全规程》对采煤机械作业的规定，以及采煤机械作业过程中应采取的安全技术和管理措施。

“支护设备”篇包含两章，分别为“单体支护设备”和“液压支架”。“单体支护设备”主要介绍单体液压支柱和放顶支柱的结构特点、工作性能，单体支护设备作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式、《煤矿安全规程》对单体支护设备作业的规定，以及单体支护设备作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“液压支架”主要介绍液压支架的分类、结构特点、工作性能、工作原理，液压支架作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对液压支架作业的规定，以及液压支架作业过程中应采取的安全技术和管理措施。

“矿井运输提升设备”篇包含五章，分别为“刮板输送机”“带式输送机”“矿用电机车”“辅助运输设备”和“矿井提升设备”。“刮板输送机”主要介绍刮板输送机和桥式转载机的分类、结构特点、工作性能、工作原理，刮板输送机作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对刮板输送机作业的规定，以及刮板输送机作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“带式输送机”主要介绍带式输送机的分类、结构特点、工作性能、工作原理，带式输送机作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对带式输送机作业的规定，以及带式输送机作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“矿用电机车”主要介绍矿用电机车的分类、结构特点、工作原理、工作性能，矿用电机车作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对矿用电机车作业的规定，以及矿用电机车作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“辅助运输设备”主要包括矿用绞车、单轨吊车、卡轨车和无轨胶轮车，本章主要介绍辅助运输设备的分类、结构特点、工作原理、工作性能，辅助运输设备作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对辅助运输设备作业的规定，以及辅助运输设备作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“矿井提升设备”主要介绍矿井提升机的分类、结构特点、工作原理、工作性能，矿井提升机作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对矿井提升机作业的规定，以及矿井提升机作业过程中应采取的安全技术和管理措施。

“矿山流体机械”篇包含三章，分别为“矿山排水设备”“矿山通风设备”和“矿山压气设备”。“矿山排水设备”主要介绍离心式水泵的分类、结构特点、工作原理、工作性能，离心式水泵作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对离心式水泵作业的规定，以及离心式水泵作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“矿山通风设备”主要介绍矿井通风机的分类、结构特点、工作原理、工作性能，矿井通风机作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对矿井通风机作业的规定，以及矿井通风机作业过程中应采取的安全技术和管理措施。“矿山压气设备”主要介绍活塞式空气压缩机的分类、结构特点、工作原理、工作性能，活塞式空气压缩机作业过程中存在的危险有害因素、产生的机械伤害形式，《煤矿安全规程》对活塞式空气压缩机作业的规定，以及活塞式空气压缩机作业过程中应采取的安全技术和管理措施。

四 安全工程专业《矿山机械》课程教学方法

为了达到《矿山机械》课程教学目标，需要多种教学方法和技术手段的支持，本课程教学方法主要采用如下三种方式。

（一）突出教学内容之间的逻辑关系

《矿山机械》课程教学内容较为零散，学生很难自行发掘和掌握其中的逻辑关系，因此需要在课堂教学过程中突出各教学内容之间的逻辑联系，将教学内容整合成一个有机的整体，而不是零散的碎片。

整体上，《矿山机械》中的四篇代表了保障煤矿生产的四个环节。回采工作面和掘进工作面是煤矿生产的第一线，采掘机械便布置在这里。可以说采掘活动是整个煤矿的根本，因此四篇中最先讲授“采掘机械”。由于采掘活动是在地下进行，需要为其创造活动空间，这就需要“支护设备”的支持了。采煤工作面和掘进工作面采下的煤和岩石需要通过“矿井运输提升设备”运至地面的存储和处理场所。最后的“矿山流体机械”是保障采掘活动顺利进行的重要设备。

对于某一种特定的矿山机械，其课程教学内容之间的逻辑联系也非常紧密。不同类型的矿山机械具有不同的结构特点、工作原理和工作性能。矿山机械的结构和工作性能又决定了其作业过程中存在的危险有害因素和产生的机械伤害形式。《煤矿安全规程》设置了避免矿山机械事故发生的总体框架，而煤矿企业采取的安全技术和管理措施细化了《煤矿安全规程》中的相关规定，在煤炭生产一线具有可操作性。

（二）运用事故案例串联教学内容

对于某一种特定的矿山机械，在教学内容讲授完毕后，通过一个事故案例对教学内容进行串联和回顾。分析事故是由该机械的哪些危险有害因素导致的，属于何种机械伤害形式；事故过程中是否有违章作业的情况，若有，违反了《煤矿安全规程》中的哪些规定；今后为了避免此类事故发生该采取哪些安全技术和管理措施。通过事故案例分析，学生不仅可以加深对《矿山机械》教学内容的理解，还能更深入地了解矿山机械在现场的实际应用情况。

（三）灵活使用多媒体技术

《矿山机械》教学内容多为文字描述，不够生动，难以吸引学生的注意力，影响课堂教学效果。因此在实际教学过程中灵活使用PPT、静态图片、动态图片和视频等多种多媒体手段，提升课堂教学效果。例如，介绍矿山机械的结构时，整体结构用静态图片展示，较为重要的局部结构用动态图片显示细节。同时，对于比较重要的矿山机械，如采掘机械，用视频展示其在井下的作业运行情况。此外，矿山机械事故案例分析也通过视频向同学们展示，加深同学们对事故过程的理解和认识，吸取事故教训。

五 结束语

由于安全工程专业的特殊性，在《矿山机械》教学过程中不能仅讲授矿山机械方面的知识，还应兼顾安全工程专业特点。同时，《矿山机械》课程知识点较为零散，点多面广。通过建立教学内容之间的逻辑关系，可以使学生快速理解和掌握知识点之间的内在联系，再利用事故案例对教学内容进行串联和回顾。在教学过程中运用多种多媒体手段，提升课堂教学效果。