實驗簡介：

智能掘進工作面虛擬仿真系統(tǒng)通過理論與實踐、課內與課外、現實與虛擬相結合，為培養(yǎng)學生綜合實踐能力和科研創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著煤炭技術的突飛猛進，普通實驗室條件已經難以滿足課程的實驗教學要求。同時，因為煤礦安全生產責任重大，學生難以到達現場參觀學習，制約了學生對相關內容的學習和實踐。為此，學院遵循“能實不虛，虛實結合”的原則開發(fā)智能掘進工作面虛擬仿真系統(tǒng)，讓學生在虛擬環(huán)境下學習掌握真實煤礦智能掘進工作面工作環(huán)境、設備、配套方式、安全操作流程、關鍵結構組成及功能等。增強學生綜合知識能力和實踐創(chuàng)新能力。

設計原則：

智能掘進工作面虛擬仿真系統(tǒng)通過理論與實踐、課內與課外、現實與虛擬相結合，在培養(yǎng)學生綜合實踐能力和科研創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著煤炭技術的突飛猛進，普通實驗室條件已經難以滿足課程的實驗教學要求。同時，由于煤礦安全生產責任重大，學生難以到達現場參觀學習，制約了學生對相關內容的學習和實踐。為此，學院遵循“能實不虛，虛實結合”的原則開發(fā)智能掘進工作面虛擬仿真系統(tǒng)，讓學生在虛擬環(huán)境下學習，掌握真實煤礦掘進工作面的工作環(huán)境、掘進設備及配套方式、安全操作流程、關鍵結構組成和功能等。增強學生綜合知識能力和實踐創(chuàng)新能力。

1、虛擬仿真實驗教學項目以促進自主式、交互式、開放式教學方法的應用為原則。在實驗教學過程中，堅持以學生為中心，將理論與實際相結合，努力培養(yǎng)學生自主學習與自主創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的掘進工作面工藝實驗采用模型實驗和現場實驗方式，不僅時間滯后，而且難以保證學生隨時參與學習；虛擬仿真實驗教學實現網絡共享，利于學生自主學習。三維虛擬仿真可以真實地反映智能化掘進工作面的工作場景，使學生真實地沉浸于虛擬環(huán)境中，體驗現場操作以及設備認知等內容；通過人機交互的方法不僅增加了教學的趣味性，而且讓學生對有關設備的啟動與操作有了更加感性的認識與理解。開放式的教學平臺，使學生隨時都能根據自己的意愿進行相關實驗，極大地提高了學生的學習積極性。在虛擬平臺上介紹的一些學科最新科研成果也彌補了現場教學的許多空白，有效地提高了學生的學習與創(chuàng)新能力。

2、以引入課程思政方法為原則，強化實驗教學效果。把課程思政作為課程建設與教學的重要方法之一，引入學科在智能采礦與智能巖層控制等方面的最新成果，用虛擬仿真形式展示出來，向學生介紹最先進的巷道掘進技術，消除學生對煤礦的不準確認知，鼓勵學生學煤愛煤，讓學生認識到我國礦業(yè)在世界的地位及對國家能源安全的保障作用，培養(yǎng)學生的愛國情懷和歷史使命感。

3、以綜合評價方式，突出互動操作為原則，強化學生綜合實踐能力培養(yǎng)。以“智能掘進工作面”實驗教學中涉及的采煤設備、智能采煤工藝、礦壓智能監(jiān)測、智能開采等操作流程為考點，以預習、實驗的形式開展。預習模式考核學生是否有足夠知識儲備進行智能掘進工作面虛擬仿真實驗，包含多個互動式操作；實驗模式考核判斷學生是否按照標準流程進行實驗、是否對實驗現象和實驗結果有清晰的認識、是否得到準確的實驗結論。最后通過對學生的練習情況、實驗過程、實驗報告等進行綜合評價，不同的實驗內容所占的實驗權值不同，互動操作題目分值更高，有機地形成了一個綜合評價體系。

實驗目標：

1、通過學習，學生應能了解綜采工作面不同類型的掘進機、刮板機、皮帶輸送機等設備的結構特征、功能特點、運行方式以及適用特點。

2、掌握智能掘進工作面在掘進前的準備工作即：①敲幫問頂，清理浮煤和浮矸；②測量迎頭的巷道寬度和高度尺寸（可以使用激光測距儀）；③測量錨桿扭矩；④檢查機器是否存在問題。掌握其操作的原理，操作步驟以及不當操作產生的危害。

3、掌握智能掘進工作面的巷道支護方式，明確臨時支護和永久支護的基本概念、各自特點、適用條件以及支護流程，對掘進工作面支護有較深的理解。

4、掌握智能掘進工作面支護質量檢測，明確設備檢測和礦壓監(jiān)測的重要性及操作流程。了解掘進工作面的應力分布特征、礦壓顯現特征及礦壓監(jiān)測方法，熟悉掘進工作面各種智能化開采關鍵技術。

5、培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論和采礦專業(yè)知識分析解決礦山生產技術問題的能力。

6、培養(yǎng)學生利用多種工具搜集資料信息，歸納分析總結，撰寫小論文或研究報告并正確表述報告內容的能力

實驗要求：

（1）專業(yè)與年級要求

本項目重點面向采礦工程專業(yè)本科3年級學生及留學生、碩士研究生1年級學生，同時也可拓展至安全工程、地質工程、測繪工程、地下工程、巖土工程、電氣工程等專業(yè)修學《《井巷施工技術》》、《采礦概論》、《采礦工程案例》、《智能采礦概論》、《礦山壓力與巖層控制》等課程的本科3-4年級學生。

（2）基本知識和能力要求

學生應對掘進工作面不同類型的掘進機、刮板機、皮帶輸送機等設備的結構特征、功能特點、運行方式以及適用特點有基本了解。對掘進工作面在掘進前的準備工作即：①敲幫問頂，清理浮煤和浮矸；②測量迎頭的巷道寬度和高度尺寸（本處可以使用激光測距儀）；③測量錨桿扭矩；④檢查機器是否存在等一系列操作的原理、步驟以及不當操作產生的危害有一定認識。對掘進工作面的巷道支護方式，臨時支護和永久支護的基本概念、各自特點、適用條件以及支護流程有大概的認知。對掘進工作面支護質量檢測，明確設備檢測和礦壓監(jiān)測的重要性及操作流程有基本的了解。對掘進工作面的應力分布特征、礦壓顯現特征及礦壓監(jiān)測方法有一定的知識基礎。