《礦井智能通風與安全》課程教學大綱

《礦井智能通風與安全》課程教學大綱課程名稱：礦井智能通風與安全MineIntelligentVentilationandSafety課程編號：020040090課程性質：R必修□選修課程類別：□通識課程R專業(yè)課程￡實踐教學適用專業(yè)：智能采礦工程專業(yè)課程學時：總48學時，其中，理論40學時，實驗8學時課程學分：3.0應開課學期：第六學期先修課程：流體力學c、礦山機械裝備及其智能化、采礦學、井巷工程與智能掘進等任課學院、系部：能源科學與工程學院采礦工程系一、課程簡介“礦井智能通風與安全”是智能采礦工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，課程性質為必修課，主要闡述礦井智能通風的基礎理論、基本規(guī)律，礦井通風系統(tǒng)設計，通風參數智能檢測與現(xiàn)代化管理，礦井瓦斯、火災、水災、礦塵等礦山災害智能防控理論和技術，為礦井安全生產提供最基礎保障。本課程為進一步學習煤礦生產系統(tǒng)設計與開發(fā)方面的知識提供基礎。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關系（一）課程目標課程總目標：通過系統(tǒng)地闡述礦井通風基礎理論、基本規(guī)律、系統(tǒng)設計原理，礦井空氣調節(jié)技術，以及國內外礦井通風與災害防治工程技術方面的最新科技成果，讓學生掌握礦井通風工程技術的基本理論和方法，掌握通風設備的使用與選型計算，能夠進行礦井通風設計與日常通風管理；掌握礦井瓦斯、火災、水災、礦塵等礦山災害防治理論和技術的基本知識，掌握常規(guī)通風與安全參數的測試儀表與測試方法，為從事礦井通風及其他行業(yè)通風工程設計、安全生產技術管理及科學研究奠定基礎，同時，將堅持“立德樹人”和“課程思政”的總要求，落實“以學生中心、成果導向、持續(xù)改進”的理念，讓學生了解國家有關礦井生產過程中的安全、職業(yè)健康防護等方面的方針、政策和法規(guī)，充分發(fā)揮采礦工程專業(yè)核心課的思政教育功能，培養(yǎng)學生的社會責任感、工程倫理和職業(yè)道德。課程目標1：掌握礦井智能通風的基本概念和系統(tǒng)組成，理解礦井智能通風的基本任務，能夠分析通風系統(tǒng)合理性對礦井安全生產的影響。掌握礦井災害的基本概念，能夠列舉礦井災害及其成因和類型；了解礦井智能通風在礦井災害智能防控中的基礎地位和重要性，培養(yǎng)學生的社會責任感和工程倫理意識。課程目標2：掌握礦井智能通風基本理論和風流流動遵循的基本定律，優(yōu)選通風系統(tǒng)，計算通風系統(tǒng)供風量和通風阻力，掌握通風設備選型方法，設計礦井通風系統(tǒng)阻力測定方案，對通風系統(tǒng)阻力分布、網絡結構、主要通風機工況點等合理性進行分析，能夠實現(xiàn)礦井風量的合理調節(jié)，選擇合理的智能局部通風方法和裝備，了解智能掘進安全技術裝備系列化要求；分析礦井智能通風系統(tǒng)設計合理性，培養(yǎng)學生的工程倫理和職業(yè)道德。課程目標3：掌握礦井瓦斯、火災、水災和煤塵事故的智能防控技術，了解國家有關礦井生產過程中的安全、職業(yè)健康防護等方面的方針、政策和法規(guī)，培養(yǎng)學生的依法采礦和以法治礦的責任意識。能夠根據礦井災害防治的相關政策和法規(guī)要求，針對不同地質條件下開采面臨的災害，設計避免和減少礦井災害的智能控制技術方案。（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應關系

本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求指標點1．掌握礦井智能通風的基本概念和系統(tǒng)組成，理解礦井智能通風的基本任務，能夠分析通風系統(tǒng)合理性對礦井安全生產的影響。掌握礦井災害的基本概念，能夠列舉礦井災害及其成因和類型；了解礦井智能通風在礦井災害智能防控中的基礎地位和重要性，培養(yǎng)學生的社會責任感和工程倫理意識。畢業(yè)要求1.工程知識：能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決復雜采礦工程問題。指標點1.4掌握采礦不同專業(yè)方向的專業(yè)知識并能夠應用于解決復雜采礦工程問題的描述和解釋。2．掌握礦井智能通風基本理論和風流流動遵循的基本定律，優(yōu)選通風系統(tǒng)，計算通風系統(tǒng)供風量和通風阻力，掌握通風設備選型方法，設計礦井通風系統(tǒng)阻力測定方案，對通風系統(tǒng)阻力分布、網絡結構、主要通風機工況點等合理性進行分析，能夠實現(xiàn)礦井風量的合理調節(jié)，選擇合理的智能局部通風方法和裝備，了解智能掘進安全技術裝備系列化要求；分析礦井智能通風系統(tǒng)設計合理性，培養(yǎng)學生的工程倫理和職業(yè)道德。3.掌握礦井瓦斯、火災、水災和煤塵事故的智能防控技術，了解國家有關礦井生產過程中的安全、職業(yè)健康防護等方面的方針、政策和法規(guī)，培養(yǎng)學生的依法采礦和以法治礦的責任意識。能夠根據礦井災害防治的相關政策和法規(guī)要求，針對不同地質條件下開采面臨的災害，設計避免和減少礦井災害的智能控制技術方案。2.工程與社會：能夠基于采礦工程和安全工程相關背景知識進行合理分析，評價專業(yè)工程實踐、復雜采礦工程和安全工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應承擔的責任。指標點6.2基于采礦工程相關背景知識，分析評價礦山建設、資源開采方案對健康、安全和環(huán)境的影響，并應理解承擔的責任。三、課程教學的基本內容及教學安排（一）課程教學的內容及學時安排知識單元知識點學時數課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：智能通風與安全的技術需求知識點1.2：礦井智能通風的基本任務知識點1.3：礦井智能通風系統(tǒng)組成知識點1.4：本課程學習內容和方法2課程目標12.礦井空氣、氣候與調節(jié)知識點2.1：礦井空氣成分分析知識點2.2：智能通風與安全的監(jiān)測對象與控制要求知識點2.3：礦井主要熱源分析與礦井氣候的要求知識點2.4：礦井降溫的一般技術措施22課程目標13.礦井空氣流動基本理論知識點3.1：空氣主要物理參數知識點3.2：風流能量與壓力知識點3.3：點壓力測量知識點3.4：通風連續(xù)性方程與能量方程知識點3.5：能量（壓力）坡度線42課程目標24.井巷通風阻力知識點4.1：井巷通風阻力的產生原理與分類及計算知識點4.2：降低礦井通風能耗（阻力）的技術途徑分析知識點4.3：井巷通風阻力特性與礦井通風難易程度評價2課程目標25.礦井智能通風動力知識點5.1：自然風壓知識點5.2：主要通風機類型、構造及附屬裝置知識點5.3：通風機特性曲線知識點5.4：通風機工況點知識點5.5：通風機的智能控制2課程目標26.礦井、采區(qū)、回采面、掘進面通風知識點6.1：礦井通風系統(tǒng)及選擇知識點6.2：采區(qū)通風系統(tǒng)及選擇知識點6.3：回采工作面通風系統(tǒng)及選擇知識點6.4：智能局部通風方法與裝備知識點6.5：智能掘進安全技術裝備系列化22課程目標27.礦井通風設計知識點7.1：通風構筑物與智能控制知識點7.2：礦井需風量計算知識點7.3：礦井通風阻力計算知識點7.4：礦井主要通風機及配套設備選型2課程目標28.礦井通風網絡解算與智能調控知識點8.1：礦井通風系統(tǒng)圖與網絡圖知識點8.2：通風網絡的矩陣表示知識點8.3：通風網絡解算模型與計算機實現(xiàn)知識點8.4礦井風量智能調節(jié)模型與計算機實現(xiàn)知識點8.5：簡單網絡特性與通風網絡動態(tài)特性知識點8.6：局部風量智能調節(jié)技術與方案分析知識點8.7：礦井總風量的智能調節(jié)與方案分析6課程目標29.煤層瓦斯賦存與含量知識點9.1：瓦斯的定義、性質、危害知識點9.2：瓦斯的來源與成因知識點9.3：煤層瓦斯賦存規(guī)律知識點9.4：影響煤層瓦斯含量的因素2課程目標310.礦井瓦斯涌出與礦井瓦斯等級知識點10.1：瓦斯涌出量的定義知識點10.2：影響瓦斯涌出的因素知識點10.3：礦井瓦斯涌出規(guī)律與分源治理知識點10.4：礦井瓦斯涌出量智能預測知識點10.5：礦井瓦斯分級管理2課程目標311.礦井瓦斯噴出與突出及其智能防控知識點11.1：瓦斯噴出的預防知識點11.2：突出的機理、突出的一般規(guī)律知識點11.3：煤與瓦斯突出的智能預測知識點11.4：煤與瓦斯突出智能防控技術2課程目標312.瓦斯（煤塵）爆炸及其智能防控知識點12.1：瓦斯（煤塵）爆炸過程及其危害知識點12.2：瓦斯（煤塵）爆炸的發(fā)生條件知識點12.3：煤礦井下瓦斯（煤塵）爆炸事故原因分析知識點12.4：瓦斯積聚的智能防控知識點12.5：防止瓦斯（煤塵）引燃知識點12.6：煤塵爆炸的智能防控22課程目標313.瓦斯抽采知識點13.1：礦井瓦斯智能抽采的概念知識點13.2：礦井瓦斯智能抽采原理與技術知識點13.3：礦井瓦斯智能抽采成套裝備2課程目標314.外因火災智能防控知識點14.1：礦井火災概述知識點14.2：外因火災及其智能防控2課程目標315.自燃火災智能防控知識點15.1：煤炭自燃機理、自燃規(guī)律知識點15.2：煤炭自燃智能預測預報知識點15.3：常用防滅火技術簡介知識點15.4：火災時期的通風與智能控制4課程目標316.礦塵智能防控知識點16.1：礦塵基礎知識知識點16.2：礦塵危害知識點16.3：礦塵智能防控技術2課程目標3合計408（二）課堂實驗/實踐教學內容及要求序號項目名稱內容、要求學時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數必做/選做課程目標1礦井氣候條件的測定學會測定礦內氣候的各種參數，并由此計算處空氣密度；學習使用測定大氣參數的各種儀器；2專業(yè)操作型5必做課程目標12風流點壓力和和平均風速的測定加深在不同通風方式下，對全壓、靜壓和速壓及其相互關系的理解；學習測算平均風速的方法；進一步了解差壓計、皮托管等儀器設備的原理與構造。2專業(yè)操作型5必做課程目標13通風機特性測定（1）熟悉通風機性能測試的手段與方法；（2）通過測定的參數計算、整理、繪制在標準大氣狀態(tài)下的風壓-風量曲線、功率-風量曲線和效率-風量曲線等。2專業(yè)操作型5必做課程目標24礦井瓦斯?jié)舛鹊臏y定及瓦斯爆炸演示（1）掌握光學瓦斯檢定器的使用方法；（2）通過直觀的爆炸演示，掌握瓦斯爆炸的發(fā)生條件。2專業(yè)綜合型5必做課程目標3基本要求實驗前，學生要認真閱讀相關教材和實驗指導書，明確實驗目的和需要測試的數據、實驗方法、實驗步驟，熟悉實驗設備、儀表和相關裝置的名稱、規(guī)格、適用范圍，一般構造、安裝方法、讀數方法；做實驗前應認真聽講，服從指導教師安排，對不熟悉的儀器要逐一指導教師的操作示范，遵守操作規(guī)程，認真操作，正確讀數，有問題及時請教。實驗中，要了解本實驗所用的設備、儀表，熟悉操作方法和調試技術；實驗時，要認真操作，在規(guī)定的記錄紙上認真記錄數據；記錄數據要進行復查，核對單位、量程范圍、變化規(guī)律；能應用理論對測得的數據進行分析整理，并根據實驗目的作出結論，編寫成實驗報告。注：實驗/實踐類別：專業(yè)、上機等實驗/實踐類型：操作型、驗證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：流體力學c、礦山機械裝備及其智能化、采礦學、井巷工程與智能掘進等。后續(xù)課程：煤礦法規(guī)與案例分析。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材張國樞等.《通風安全學》（第二版）[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社,2011.7（高等教育“十二五”規(guī)劃教材）（二）其他教學資源[1]王德明.《礦井通風與安全》[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2012.6[2]吳超等.《礦井通風與空氣調節(jié)》[M].武漢：中南大學出版社，2008.10[3]《煤礦安全規(guī)程》最新版[4]俞啟香.礦井災害防治理論與技術（2008年修訂版）[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,1997.（高等學校十一五規(guī)劃教材）六、教學方法與學習建議授課方式以線下集中教學為主，輔以線上資源自學為輔，通過強化平時考核和過程考核，促進學生對課程重難點知識的理解與掌握，提高教學效果與學習產出。重點掌握：礦井空氣流動基本規(guī)律、井巷通風阻力與動力、礦井風量分配與調節(jié)技術、局部通風技術、礦井瓦斯、火災與煤塵事故防治；難點：包括風機聯(lián)合運轉、主要通風機設備選型、長距離掘進通風、煤與瓦斯突出及自燃預測預報。學習建議：課程內容多，做好課前預習、課中認真學習、課后及時完成練習是學好課程的關鍵，同時，可以充分挖掘網上資源，利用所學課程知識深入剖析工程和事故案例，提高理論知識靈活應用于工程實踐的能力，從以往的事故案例中吸取教訓，提高做好礦井災害防治的社會責任感，培養(yǎng)應有的工程倫理意識和依法開采、以法治礦的正確理念。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核基于《礦井智能通風與安全》教學內容與畢業(yè)要求指標點的關聯(lián)性，制定本課程質量評價方法。課程考核采用平時考核、過程考核、實驗考核和結課考試考核四種方式，各考核方式的考核成績占總成績的比例分別為15%、20%、15%和50%；平時考核注重考察學生學習出勤、課堂參與討論及課外作業(yè)完成情況，過程考核和實驗考核分別以單元測試和實驗成績作為參考，結課考試成績作為總結性評價則的依據，平時考核、過程考核、實驗考核與終結性評價有機結合，可大大促進學生對日常教學環(huán)節(jié)中知識積累和掌握的重視程度，促進學生的學習產出。考試考核方案及權重見表4。表4考核方案及考核權重課程目標考核環(huán)節(jié)權重合計平時表現(xiàn)過程考核課程實驗結課考試課程目標14%4%8%6%22%課程目標23%9%4%24%40%課程目標37%7%4%20%38%合計14%20%16%50%100%（二）課程目標與考核內容的關系課程具體目標與知識單元和考試內容的關系如下：課程目標知識單元考試內容課程目標1．掌握礦井智能通風的基本概念和系統(tǒng)組成，理解礦井智能通風的基本任務，能夠分析通風系統(tǒng)合理性對礦井安全生產的影響。掌握礦井災害的基本概念，能夠列舉礦井災害及其成因和類型；了解礦井智能通風在礦井災害智能防控中的基礎地位和重要性，培養(yǎng)學生的社會責任感和工程倫理意識。緒論礦井空氣、氣候與空氣調節(jié)煤層瓦斯賦存、涌出與瓦斯事故礦井火災的發(fā)生與危害礦塵的危害礦井智能通風的基本任務礦井智能通風系統(tǒng)組成礦井空氣成分分析智能通風與安全的監(jiān)測對象與控制要求礦井主要熱源分析與礦井氣候的要求礦井降溫的一般技術措施煤層瓦斯的定義、性質、危害、賦存規(guī)律、涌出與瓦斯事故類型礦井火災的發(fā)生與危害礦塵的危害課程目標2．掌握礦井智能通風基本理論和風流流動遵循的基本定律，優(yōu)選通風系統(tǒng)，計算通風系統(tǒng)供風量和通風阻力，掌握通風設備選型方法，設計礦井通風系統(tǒng)阻力測定方案，對通風系統(tǒng)阻力分布、網絡結構、主要通風機工況點等合理性進行分析，能夠實現(xiàn)礦井風量的合理調節(jié)，選擇合理的智能局部通風方法和裝備，了解智能掘進安全技術裝備系列化要求；分析礦井智能通風系統(tǒng)設計合理性，培養(yǎng)學生的工程倫理和職業(yè)道德。礦井空氣流動基本理論井巷通風阻力智能通風動力礦井風量智能調節(jié)礦井瓦斯智能防控原理與技術礦井火災智能防控原理與技術煤塵爆炸與塵肺病智能防控技術空氣主要物理參數風流能量與壓力點壓力測量通風連續(xù)性方程與能量方程井巷通風阻力的產生原理與分類及計算降低礦井通風能耗（阻力）的技術途徑分析井巷通風阻力特性與礦井通風難易程度評價自然風壓主要通風機類型、構造及附屬裝置主要通風機智能監(jiān)測與故障檢測通風機特性曲線通風