《采矿新技术》课程内容体系构建

王清亚，　田昌进，　黄温钢，　巫林平，　严荣富

(东华理工大学，江西 南昌 330013 )



《采矿新技术》课程内容体系构建

王清亚，田昌进，黄温钢，巫林平，严荣富

(东华理工大学，江西 南昌 330013 )

摘要：针对我国采矿工程人才培养的新要求，确定了《采矿新技术》课程的定位和目标。构建了以溶浸采矿、海洋开采、特殊赋存矿产开采(盐、硫、砂类)、煤炭地下气化、地热资源开采、极地资源开采、太空资源采矿为主要内容的课程体系。

关键词：课程改革；采矿工程；采矿新技术；课程体系

王清亚，田昌进，黄温钢，等.《采矿新技术》课程内容体系构建[J].东华理工大学学报：社会科学版，2016，35(2)：163-166.

Wang Qing-ya, Tian Chang-jin, Huang Wen-gang,et al.The system and content construction of New Mining Technology[J].Journal of East China University of Technology(Social Science)，2016，35(2)：163-166.

目前中国矿产资源开发普遍向规模化、集约化方向发展，矿山生产技术水平、装备水平等要求逐渐增加，对我国采矿工程人才培养质量要求也更高了[1]。国内采矿工程专业教育起步较晚，尚无法满足现代采矿行业对工程技术人才的要求。这需要吸取大量国外教育的成功经验，以转变思想，更新理念为原则，以培养厚基础、宽口径的复合型采矿人才为目标，将日新月异的技术发展纳入教学内容、体系、方法中，积极探索有中国特色的采矿工程专业素质教育的方法和路径[2]。

时至今日，采矿技术不单单是从地壳或地表开采金属、非金属和煤等传统矿产，还包括适用于特殊赋存或可以用非常规手段开采的技术和科学——特殊矿产资源开采方法和技术，如处理低品位、难采矿床的溶浸采矿技术；储量巨大的海洋矿床开采技术；盐类、硫矿、砂类等特殊赋存矿床开采技术；被称为第二代采煤技术的煤炭地下气化和作为可再生能源的地热资源开发技术；各国高度重视的极地及太空资源开采技术等。上述理论和技术在计算机和制造业的飞速发展下，日新月异，但是在采矿工程专业传统固体矿床地下和露天开采课程中未涉及到。为应对这一变化，众多高校纷纷开设《采矿新技术》课程，目的是使学生掌握特殊矿产资源开采的新技术和新知识，了解采矿领域前瞻性科学技术，把握采矿技术发展，拓宽就业或进一步深造的渠道[3]。

该课程的先修课程为《金属矿床地下开采》《溶浸采矿》《金属矿床露天开采》《凿岩爆破工程》。笔者在此基础上根据该课程体系的定位、目标、要求遴选了七个重要内容组成《采矿新技术》课程内容体系。

1课程体系构建的定位及目标

1.1课程定位

该课程为采矿工程专业的专业选修课或全校公共选修课，通过30课时的学习，让学生了解特殊矿产资源开采技术的新技术、新知识，与运用传统方法在常规赋存条件下开采矿石技术相比较，感受采矿技术的发展与其他学科的紧密关系。

1.2培养目标

学生通过《采矿新技术》课程学习掌握溶浸采矿、海洋矿产开采和盐、硫、砂等特殊赋存状态的矿产资源开发，改变学生对采矿技术的传统见解，帮助学生拓宽就业和深造渠道；了解煤炭地下气化、地热资源开发、极地及太空采矿等新兴技术，帮助学生建立“可持续发展战略”意识，增加学习兴趣，鼓励其继续对采矿前沿科技深入学习。

2课程内容框架体系的建立

《采矿新技术》建立在固体矿床地下及露天开采课程基础上，结合最新发展的采矿新技术、新理论进行统一规划，内容框架体系建立要满足三大要求：①细节、层次、结构合理，利于教学，利于学生课后自学；②保证框架科学性、系统性、新颖性；③体现时代精神和创新精神。所以内容框架体系既要注重传授知识的基础性、普及性，也要注重选择范围的时效性、前沿性[4]。所以遴选了以下七部分建立《采矿新技术》的内容框架体系。

2.1溶浸采矿

溶浸采矿技术应用前景十分广阔。随着世界政治、经济格局的不断调整，我国矿产资源保证程度急剧下降，对矿产资源的约束日益加剧，严重威胁到国家经济安全，而且固体矿产废弃物排量巨大，采主弃副、采富弃贫等破坏“绿色开采”现象严重，浪费了大量宝贵资源，同时也污染着我们赖以生存的环境，调整结构、提高能效、保障矿产资源安全压力进一步增大。溶浸采矿可以有效处理废弃物中资源，提高资源综合利用率，缓解矿产资源紧缺的现状。

2.2海洋开采

21世纪是海洋开发的世纪。海洋开采涉及到采矿学科与诸多学科的协同创新。同样，协同创新的成果又会促进采矿学科的进一步发展，这具有深远的战略意义。例如山东胶州渤海湾的海底采煤技术就是打破国外技术封锁，集国内采煤技术之大成，填补此方面的空白[5]。近年来，我国海洋遥感技术、深海探测与深潜技术、大洋钻探技术、海洋导航技术等取得了长足进步，成功地为海洋开采扫清一个又一个的障碍[6]。

随着陆地矿产资源供给能力减弱，各国为了经济的持续发展必将独自或合作开发潜力巨大的海洋矿产资源，可以预见未来国家间对海洋矿产资源的争夺必将越演越烈。例如对锰结核勘探和开发，日本从1975年开始已累计投资10亿美元，美国则投资15亿美元，印度、英国、意大利等均投入大量的资金和人力，目的皆在于未来的能源争夺中自己掌握话语权[7]。现在研究和开发海洋矿产资源既有现实意义，更有深远的战略意义。培养相关人才成为一项极其重要的任务。

2.3特殊赋存矿产开采(盐、硫、砂类)

传统盐、硫、砂矿床开采与金属矿地下或露天开采类似，在这里讲述新的采矿技术发展方向——水采技术。水采技术是利用矿物溶于水的物理特性，或者是利用水力使矿物移出原有位置，将固态矿物转变为液态悬浮物运输到地表的技术。这种技术将采选汇于一体，不需再建选厂，既节约投资，又不污染环境，是采矿工艺未来趋势之一[8]。

目前，水采技术已广泛应用于上述矿体的回采。水采盐类矿物主要根据盐类矿物易溶于水的特性，将矿物原地溶解，生成卤水，抽取到地面，也叫水溶开采。在中国古代已有广泛应用[9，10]。水溶开采中，压裂连通法、单井对流溶蚀连通法、定向井连通法在国内应用广泛，其已基本达到国际水平[11]。水采硫矿床主要应用自然硫矿易溶于热水的特性，向含矿层中注入热水，在单质硫充分溶于水后，通过集热井抽至地面，也叫热熔采硫法。目前波兰的采硫技术较为成熟[12]。水采砂类矿床主要应用水力机械(水枪、砂泵)进行破碎、运移，主要优点：设备简单，建矿快，生产效率高。此方法在东湘桥、毛溪桥等锰结核砂矿应用后取得了良好的社会和经济效果[13]。

2.4煤炭地下气化

被称为第二代采煤技术的煤炭地下气化，有广泛的应用前景，值得深入地学习和研究[14]。它不将灰质带出矿井，可以有效防止灰质向空气中扩撒，是根本解决雾霾灾害的有效途径之一。联合国召开的“世界煤炭远景会议”认为煤炭地下气化可以从根本上解决传统煤炭开采所带来的一系列技术和环境问题[15]。

目前，煤炭地下气化工艺应用前景广阔，值得学生们深入学习和研究。2000 年以来，我国独立创新的“长通道、大断面”煤炭地下气化新工艺在山东、山西、辽宁、四川、江苏、河北等地取得了较好的应用效果。其中山东新汶四座气化站日产气量可达3.9×105m3，除了供给17 000户居民民用外，还供给4座400 kW发电机和年产2 000 t的二甲醚项目[16]。

2.5地热资源开采

世界范围内，我国地热资源的直接利用规模遥遥领先，达12. 6GWh/a，并且我国地热资源的储量惊人。中国大陆(3～10km深度)干热岩地热资源总量为20.9×106EJ，其可采资源量相当于2010年中国能源消费总量的4 400倍。地热资源开采技术是利用地核温度高于地表温度的特性，将地表一下可以经济利用的热量通过介质传至地面加以利用的。地热资源作为可再生能源，是取之不竭的，但是目前地热多为低端直接应用，高端应用发电较少，未发挥其应有的效益。这成为中国能源格局改革的重要方面。

高端应用发电主要在于干热岩地热资源的开发，其基本思想是将热岩体形成稳定人工热储，通过导热作用进行发电。发达国家均有成功工业发电的先例。中国目前还停留在科学钻探、人工压裂、回灌试验、地热发电等关键技术试验研究阶段[17]，急需要大力培养地热资源开采方向的人才。

2.6极地资源开采

极地资源开采对任何国家都极具有战略意义。在这里以一种重要能源为例——极地天然气水合物，主要赋存在南北极。迄今为止，全球“可燃冰”蕴藏的甲烷气体达到7.4×104Gt，远超过全球天然气储量，是21世纪重要的潜在能源。

主要极地国家都对实现天然水合物商业生产很重视，以美国为例，阿拉斯加北坡藏区最有可能实现商业生产，美国当局选择的CO2置换法比其他国家开采方法投资都要高，但是此方法具有能耗小、环保、矿藏温室气体等无可比拟的优点。可以预见，其生产技术具有极高的推广价值，当局旨在仿照页岩气开采技术再次在世界范围内掀起新能源革命的浪潮。中国是非极地国家，正在仿照日本、韩国等先例，以合作、参股、并购的形式积极参与极地天然水合物的开发[18]。在国内培养此方面的人才和普及相关知识显得尤为重要。

2.7太空资源开采

地球外的行星上蕴藏着大量、丰富的矿物资源。以月球土壤中富含的氦-3为例，它的储量为100万-500万吨，是进行核聚变反应发电的高效燃料，如果每年从月球上开采1 500 t氦-3，就可以满足全世界范围内的能源消费。每个航天大国都想在太空资源开采方面占得先机。

中国太空探索起步较晚，西方国家早在1993年开始设计并实施的“国际空间站”计划，目的在于为人类观察外星球及进行科学研究提供一个前所未有的场地，这对人类去太空旅行、太空资源的有效开采、实现太空永久居住产生深远影响[19]。2007年，为了解决未来太空移居人类呼吸所需的氧气和火箭燃料问题，美国科学家利用哈勃太空望远镜试着估算月球中富含二氧化钛的钛铁矿储量[20]。2011年美国公布分为五个阶段的小行星资源探测计划“OSIRIS-REx”，分别为计划；光谱解读；资源辨识；安全到达；表土层探测装置[21]。

3结语

可以看出，采矿技术的范围在不断地扩大，采矿工程技术人员不能局限于传统的固体矿产地下或露天开采的学习，这就要求广大采矿专业教师适应时代要求，正确把握采矿科学的发展趋势，适时更新课程体系框架，努力将学生培养成未来技术创新的主力军。

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收稿日期：2016-01-20

基金项目：东华理工大学校级教改课题(DHJG-15-29),东华理工大学地质资源经济与管理研究中心(14JC04)等资助。

作者简介：王清亚(1990— )，男，河北石家庄人，助教，硕士，主要从事固体矿山地下开采研究。

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1674-3512(2016)02-0163-04

The System and Content Construction of New Mining Technology

WANG Qing-ya,TIAN Chang-jin,HUANG Wen-gang,WU Lin-ping,YAN Rong-fu

(EastChinaUniversityofTechnology,Nanchang330013,China)

Abstract:From the perspective of the new requirements of cultivating professional personnel of mining engineering, the paper determines the orientation and goal of New Mining Technology. The newly built curriculum system includes the following principal content: dissolving leaching mining, ocean mining, special resources mining(salt, sulfur, sand), underground coal gasification, geothermal resource exploitation, polar resource exploitation and space resource exploitation.

Key Words:course reform; mining engineering; New Mining Technology; course system