第一篇：绿色开采技术在采矿工程中的作用研究论文
摘要：随着经济的高效发展，采矿工程规模逐渐扩大，开采范围也不断增加，由此造成的环境问题也不断加深。据了解，传统开采矿业工程的技术手段，对大气、土地以及水资源存在很大的负面影响。而绿色开采是践行可持续性发展理念的一种先进的技术方法，开采单位应重视这一方法的合理应用，优化开采环境，提高矿产资源开采效率。现就绿色开采技术展开分析，从而为优化采矿工程体系提供依据。
关键词：采矿工程；绿色开采技术；应用
目前，为提升国力，国家开始重视经济建设，同时也加强矿产资源开发。但在矿产开发规模不断扩大之后，因开采不合理所造成的环境问题，也逐渐成为我国关注的社会热点问题。如何在促进经济的发展的同时，保证生态环境平衡，是当前矿产行业需要重点思考的问题。对此，采矿单位应合理引进绿色开采理念，落实绿色环保技术，从而促进矿产资源开发与自然生态和谐发展。
1采矿工程面临的环境现状分析
据了解，在矿产资源开发领域，因开采技术手段滞后，矿产的工程所处环境现状并不理想，具体体现在土地资源、水资源以及大气环境破坏严重[1]。首先，矿产资源与土地资源存在紧密的联系，对矿产资源进行开采，必定会在一定程度上破坏土地资源。而传统开采技术比较滞后。导致土地资源破坏面积和程度增加，甚至还会出现沙漠化以及水土流失等不良问题。其次，众所周知，矿产资源开发过程中，需要对地下水文环境做出处理。但是如果开采技术不符合新时期施工标准，那么将导致矿产工程地下水环境造成破坏，严重影响水环境生态平衡，甚至造成大面积水体污染，严重阻碍工、农等行业发展。
2采矿工程中的绿色开采技术分析
2.1采空区的充填技术。在矿产资源开采领域，采空区充填技术手段，与环境保护息息相关。传统工艺存在的污染性的较强，不仅会对采矿工程现场环境造成污染，同时所产生的开采成本较高，不适合长期使用。而为了提高充填技术效果，国家重视采矿区技术手段创新，并提出了绿色的填充技术，与传统技术相比，所呈现的作业效果十分显著，不仅污染性低，且作业成本也得到了合理控制。关于绿色充填技术，主要包括空隙注浆胶结充填，和交替胶结充填方法。前者具体根据冒落带特征，对采矿工程内部结构空隙处进行填充处理。而后者则需要作业人员对矿采材料进行混合配比，调制成膏状，并进行填充处理。
2.2共采技术。为了控制开采污染现象，相关单位必须在开采工艺上加以完善和更新，合理控制瓦斯泄漏，降低大气污染指数。为此，重点加强共采技术研发与创新，将瓦斯和矿产资源共同作为开采资源，进行统一开采，从而有效防止瓦斯泄漏于大气当中。最重要的是，利用共采技术，能够实现瓦斯能源的合理开发与储备，全面提高瓦斯能源利用效率，这对于矿产资源利用价值具有重要意义。同时，共采技术的研发和应用具备一定难度，相关科研人员应合理处理岩石移动，以及瓦斯抽放问题，从而为共采技术提供良好的实施条件。
2.3巷道支柱填充技术。在矿产资源开采过程中，巷道支柱填充情况，是决定环境污染程度的重要因素。因此，开采单位在进行矿产工程开发时，应对巷道进行科学、合理的设计。为了避免矿产工程围堰设计不合理而出现变形，相关单位应就处理方式进行改良。首先，对巷道进行完善，强化支护强度，降低变形风险。同时，开采单位还应该选择绿色、环保的材料对巷道进行填充，合理安排矿产工程产物堆放布局，最大限度节省土地资源，从而保证矿产工程向着绿色、环保方向发展。
2.4保水技术。保水技术是矿产工程开采重要技术手段，相关单位应重视保水技术创新，在遵循绿色、环保理念的基础上，合理研发保水技术。首先，作业人员在具体操作之前，需要对矿产工程周边水环境进行全面勘探，掌握水资源分布情况，并根据调查数据对开采位置进行准确定位。其次，针对含水或者隔水层部分，工作人员应深入分析低下水位以及覆岩层具体变化情况。同时，作业人员需要根据调查数据结果，合理选择保水操作方法，通过合理实施保水技术，完成矿产资源有效开发。
3采矿工程中绿色开采技术应用探究
3.1保水开采技术应用。为了促进矿产资源实现绿色、节能开发，开采单位应该将保水开采技术合理应用到工程施工当中。通过保水、开采，降低采矿工程对地下水体环境的污染，从而有效保护水环境，提高水环境的生态平衡效果。最重要的是，通过保水开采技术应用，能够合理控制地下岩石结构和水质环境破坏程度。3.2填充支护。填充支护技术的应用，在很大程度上提高了采矿工程开采作业效率和开采质量。因此，相关单位应重视这一技术的合理应用，通过实施空隙填充和交替填充等方法，降低工程产生资源所占据的土地空间，全面提高采矿工程周边土地资源利用率。同时，采用这一技术手段还能有效控制污染物排放，降低土地资源破坏效率。在进行具体操作时，作业人员需要将相关工程产物运送到传输带，之后利用浇筑工艺与混凝土材料进行混合填充，从而强化支护作用，实现矿产工程绿色、节能、高效开发。3.3矿产资源高效开采。在矿产工程开采领域，矿产资源开采效率，与环境保护存在紧密的联系。为了保证矿产资源开采效率更加高效，作业人员应该合理处理危险能源。合理利用共采技术，对矿产资源和危险资源进行合理处理，降低危险气体排放含量，进而从根本上控制因为危险气体大面积排放造成的环境污染问题。
4结论
综上，随着国家对矿产资源需求量的增多，矿产单位有必要对开采技术进行更新，进而降低矿产开发所造成的环境污染程度。因此，矿产开发领域应重点推出绿色开采技术，包括采空区的充填技术、共采技术、围堰支柱优化设计、保水技术和地下气化技术，并将上述技术手段合理应用到矿产资源开采领域，全面促进矿产开发领域向着绿色、环保、节能方向发展。
参考文献：
[1]张金钟.浅谈采矿工程中绿色开采技术的相关应用[J].西部资源,2018(01):202-203.[2]杨栋.采矿工程中绿色开采的应用浅述[J].能源与节能,2017(03):157-158.
第二篇：煤矿绿色开采技术
煤矿绿色开采技术
摘要:提出了煤矿绿色开采的概念，阐述了它的内涵和技术体系.绿色开采的理论基础为:开采后岩层中的关键层运动形成的节理裂隙与离层规律以及瓦斯与地下水在破断岩层中的渗流规律.绿色开采技术的主要内容包括:保水开采、建筑物下采煤与离层注浆减沉、条带与充填开采、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分歼石的井下处理、煤炭地下气化等.关键词:绿色开采;关键层理论;岩层移动;绿色开采技术体系 中图分类号:TD 82文献标识码:A 1煤矿绿色开采的提出
党的十六大报告明确提出“„„走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子.”因此，我们必须充分考虑我国资源相对短缺，环境比较脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节约、环境友好的新型工业化发展道路.近期提出的循环经济(recycling economy)是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重构经济系统[1]，将经济活动高效有序地组织成一个“资源利用－绿色工业－资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程，保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的影响破坏减少到最低程度.它不同于传统经济的“高开采、低利用、高排放”，而是达到“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标.显然，此处的“绿色工业”是广义的概念，应由各个工业部门去实现.对矿业来说就是要实现“绿色矿业”.“绿色矿业”的核心内容之一就是要实现“绿色开采”
矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，而进行开发建设后，强烈的人为活动便使环境发生巨大的变化，由此形成了矿区独特的生态环境问题，如造成农田以及建筑物破坏，村庄迁徙，矸石堆积，使河川径流量减少，以及地下水供水水源干枯，在地面导致的土地沙漠化，由于开采而使矿物内的有害物质流入地下水中等.我国目前的煤矿生产是在以下两种情况下进行的:一是生产成本不完全.如投入不足;技术装备落后;安全设施欠帐;工人工资太低.二是相关费用支付不全.如矿产资源费以及植被恢复，地面塌陷与水损失;污染治理等.提出并形成绿色开采技术是为了使我们正视开采对环境造成的影响和破坏，并有清醒的认识与足够的估量，以便提出必要的对策和对政府提出必要的政策建议.煤炭开采形成的环境问题主要为: 1)对土地资源的破坏和占用煤炭开采对土地资源的破坏损害，井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主.2)对水资源的破坏和污染煤炭开采过程中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源.同时开采还可能污染地下水资源.3)对大气环境的污染主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿研石山的自燃.以山西省为例，1949-1998年共生产原煤56亿多吨，地面塌陷破坏面积达100多万亩，其中40%是耕地.研石山占地3万多亩，至1998年煤炭地下采空面积达1 300 km²(全省面积的1写).采煤破坏地下水4.2亿m³/a，地表水逸流减少，导致井水水位下降或断流共计3 218个，影响水利工程433处、水库40座、输水管道793.89 km;造成1678个村庄，81.2715万人，10.824 1万头牲畜饮水困难.使本来缺水的山西环境受到进一步破坏.平均每采万吨原煤造成塌陷土地0.2 hm²，每年新增塌陷地约2万hm².矿井瓦斯即煤层气，它是比CO2还严重的温室气体，也是导致煤矿重大安全事故的根源.据初步估计，我国2 000 m浅范围内具有30-35万亿m³煤层气资源，居世界前列.但由于我国煤层透气性小，难以在开采前抽出.建国以来，我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1500余次，仅2001年由于瓦斯事故的死亡人数达2 356人，为煤矿总死亡人数的40％.煤矿每年排放瓦斯70-190亿m³.同时瓦斯又是最好的清洁能源，因此必须加以利用，变害为宝.由此可见，提出并尽快形成煤矿的“绿色开采技术”已迫在眉睫.2绿色开采的内涵与技术体系
从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床，都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用.而原来对矿井瓦斯的定义是:“矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体”.而在矿井水文地质类型划分中认为:“根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度，划为……类型”.显然，上述概念将原本为矿区资源的瓦斯和水单纯作为有害物来对待是不合适的.煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源;基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响;目标是取得最佳的经济效益和社会效益.根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，绿色开采技术主要包括以下内容:1)水资源保护－形成“保水开采”技术;2)土地与建筑物保护－形成离层注浆、充填与条带开采技术;3)瓦斯抽放－形成“煤与瓦斯共采”技术;4)煤层巷道支护技术与减少歼石排放技术;5)地下气化技术.这些内容构成的绿色开采技术体系简要表达如图1所示。
开采引起环境与主要安全问题的发生都与开采后造成的岩层运动有关(岩体不破坏上述问题都不会发生)，因此，绿色开采的重大基础理论为:1)采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布以及离层规律;2)开采对岩层与地表移动的影响规律;3)水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律;4)岩体应力场分布规律及岩层控制技术.3岩层控制的关键层理论
采场老顶岩层“砌体梁”结构模型是针对开采过程中的矿山压力控制而提出来的.近年来，为了解决岩层控制中更为广泛的问题，提出了岩层控制的关键层理论[2-4].关键层理论提出的目的是为了研究覆岩中厚硬岩层对层状矿体开采中节理裂隙的分布及其对瓦斯抽放与突水防治以及对开采沉陷控制等的影响.3.1相邻硬岩层间相互作用的复合效应
关键层复合破断研究表明，一定条件下相邻两层关键层会同步破断.如假设相邻两关键层岩性相同，厚度分别为h1，h2，各自承担的岩层组厚度分别为Σh2,Σh3，则按梁的破断距计算公式可导出h1与h2同时垮落应满足的条件为
Σh3+h2＝(Σh2+h1)(h2/h1)²(1)例如:h2是h1的2倍，则Σh3 + h2只要等于或大于Σh2 + h1的4倍，h2和h1将同时垮落.此时，虽然h2远大于h1，但上部关键层将不会产生离层.3.2关键层初次破断前的离层与采动裂隙“O”形圈
1)沿工作面推进方向，关键层下离层动态分布呈现两阶段发展规律:即关键层初次破断前，随着工作面推进，离层量不断增大，最大离层位于采空区中部.关键层初次破断后，关键层在采空区中部离层趋于压实，而在采空区两侧仍各自保持一个离层区.工作面侧的离层区是随着工作面开采而不断前移的，工作面侧离层区最大高度仅为关键层初次破断前最大离层量的1/3一1/4(参见图2).从平面看，在采空区四周存在图3所示一沿层面横向连通的离层发育区，称之为采动裂隙“O”形圈.2)沿顶板高度方向，随工作面推进离层呈跳跃式由下往上发展.首先，第1层亚关键层下出现离层，当其破断后其下离层呈“O”形圈分布;此时，上部第2层亚关键层下出现离层，当其破断后其下离层呈“O”形圈分布，如此发展直至主关键层.3)贯通的竖向裂隙是水与瓦斯涌人工作面的通道，对“导气”裂隙发育动态过程的研究表明，在开采初期，下位关键层的破断运动对“导气”裂隙从下往上发展的动态过程起控制作用，导气裂隙高度
由下往上发展是非均速的，随关键层的破断而突变.当采空区面积达一定值后，“导气”裂隙的分布也同样呈“O”形圈特征，它是正常回采期间邻近层卸压瓦斯流向采空区的主要通道.上述成果对对“注浆减沉”及“卸压瓦斯抽放”的钻孔布置起指导作用.3.3关键层对地表移动的影响
实验及实测研究结果都证明[5]，主关键层对地表移动过程起控制作用，主关键层的破断将导致地表快速下沉，地表下沉速度随主关键层周期性破断而呈现跳跃性变化.关键层破断后对地表变形的影响将与表土层的厚度有关.从而形成基于关键层理论的建筑物下采煤设计新原则.4绿色开采技术的主要内容 4.1开采对地下水分布的影响
煤层开采后，随着关键层的破断，在该区域内地下水将形成下降漏斗.地下水位能否恢复，则决定于随着工作面的推进，上覆岩层中是否有软弱岩层(事实上它是研究地下水渗漏的“关键层”)经重新压实导致裂隙闭合而形成隔水带.若有隔水带，则随着雨水的再次补给，下降漏斗也将随之消失.它对地面生态的影响则决定于漏斗形成与消失的时间间隔.淮北矿区冲积层中的第四含水层(简称四含)与煤系地层相连，煤层开采后四含水位持续下降，形成了多个水位降落漏斗.目前淮北临涣矿区四含水位下降范围已达40 km²，造成了四含水资源的永久破坏.以临涣矿西风井85-02四含水文观测孔为例，1985年水位是97.2 m, 2001年水位降至205.8 m,16年间水位下降了108.6 m.实际观测表明，含水层的水位下降与开采形成的导水裂隙通道紧密相关.图4为淮北朱仙庄矿84-15四含水文观测孔水位变化曲线，2000年3月以前水位缓慢下降，200。年3月开始84-15钻孔邻近的84采区开采，导致了钻孔水位的急剧下降.黄县煤矿在进行含水砂层下采煤试验中，在1201面沿走向布置一组观测钻孔，在回采前后及整个回采过程中进行了为期一年的水位观测，结果如图5及表1所示[6].由表1可见，水位降与钻孔孔底到开采煤层距离有关.由图5可见，孔1水位短暂变化后水位恢复原状，而孔2，孔3，孔4，孔5的水位下降后有所恢复，但在观测期未能恢复原状，而孔6则完全漏失了.因此，为了保护地下水资源，形成的保水开采技术应能使地下水位仅发生孔1所示的变化.在一般地区要把地下水视为资源，在我国西北地区必须形成保水开采技术，即开采后地表水暂时形成下降漏斗仍能恢复到原来状态的开采技术.另外还应该进一步观察和研究水位变化对地表生物根系的影响.对于底板承压水的防治，也同样应遵循绿色开采原则.4.2建筑物下采煤与减沉技术
1)基于关键层理论的建筑物下采煤设计新原则
基于岩层控制的关键层理论提出，可将保证覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计的基本原则.为了保证建筑物下采煤既具有较好的经济效益，同时又确保地面建筑物不受到损害，关键在于根据具体条件下覆岩结构与关键层特征来研究确定合理的减沉开采技术及参数.2)离层注浆减沉技术
确定覆岩中的关键层位置，掌握其离层与破断特征参数，是注浆减沉技术应用可行性分析、钻孔布置与注浆工艺设计及减沉效果评价的基础[7].关键层初次破断前的离层区发育、离层量大，易于注浆充填;而一旦关键层初次破断后，关键层下离层量明显变小，仅为关键层初次破断前的1/3-1/4(参见图2)，注浆难度增加.因此，离层注浆必须在关键层临初次破断前进行.钻孔布置及最佳的注浆减沉效果应保证关键层始终不发生初次破断.4.3采空区充填开采技术
采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，尤其在经济发达地区解决建筑物下开采更应受到重视.从理论上来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径，但由于目前充填采矿的成本相对偏高，限制了该项技术在煤矿的试验与应用.在市场经济条件下，充填技术的关键是充填材料的选取及如何降低成本.另外就是充填技术本身，它应该包括充填系统与开采系统的协调;充填运输系统的畅通;充填后材料的力学特性等.顺利解决上述问题将根本改变将来我国经济发达区域的开采技术.为了降低充填成本，基于岩层控制的关键层理论，提出了部分充填(条带充填)控制开采沉陷的思路:仅充填部分采空区，只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距，且充填条带能保持长期稳定，就可有效控制地表沉陷.4.4煤与瓦斯共采
我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低和含气饱和度低的特点，70%以上煤层的渗透率小于1× 10-3μm²，这对我国开展煤层瓦斯采前预抽是极为不利的.正因为如此，我国已钻的200多口采前地面煤层气井中，稳产高产井很少，单井产量超3000 m³/d的也只有约30口[8].实践表明，一旦煤层开采引起岩层移动，即使是渗透率很低的煤层，其渗透率也将增大数十倍至数百倍，为瓦斯运移和抽放创造了条件.因此若在开采时形成采煤和采瓦斯两个完整的系统，即形成“煤与瓦斯共采”技术则不仅有益矿井的安全，而且采出的还是洁净能源.因此在开采高瓦斯煤层的同时，利用岩层运动的特点将煤层气开采出来将是我国煤层气开发的一条重要途径.在“煤与瓦斯共采”技术方面，岩层运动中的关键层理论所得出的节理裂隙场分布、离层规律将对上邻近层瓦斯动态涌出与下解放层开采最大卸压高度的影响等瓦斯抽出技术有重要参考作用[9].4.5煤巷支护技术与减少矸石排放
采矿引起的矸石排放对环境形成影响，而减少矸石排放的主要措施是将巷道设置在煤层内.巷道维护是煤矿的永恒主题.过去，鉴于煤巷围岩是大变形且不可抗拒，因此维护原理是:“大断面预留量－可缩性支架－巷旁充填”.目前推行锚杆支护，首先是能否在煤巷中全面使用锚杆支护.显然，我们要形成“应力场测定－数值计算－支护设计－现场测定”完整技术以及煤巷锚杆支护理论.例如，沿空巷道的维护方式与采动后岩体内的应力重新分布及关键层的破断和形成的结构有关.而且直接影响支护参数的选择(例如锚杆不完全受拉而是受剪切)，因而要形成抗剪切锚杆.矸石不上井涉及到煤巷维护问题，而且随着采深的增加，岩石巷的开掘将不可避免.因此矸石不上井就存在一个研石井下处理系统，结果是成本如何?另一种考虑能否将研石在地面处理，变废为宝，如变为建筑材料，充填材料等，终究矸石的地面处理要比井下处理简单得多.应该说，在经济原则下矸石的井下处理是绿色采矿问题.而矸石的井上处理就像地面复恳一样是环境治理问题，不属于绿色开采技术 4.6煤炭地下气化
煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术.它是将地下煤炭通过热化学反应在原位将煤炭转化为可燃气体的技术，是对传统采煤方式的根本性变革.不仅极大地减少了井下工程及艰苦作业，而且消除了煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响和危害.煤炭地下气化技术在近10余年来经余力教授等的实践积累了一定的经验，为今后发展我国煤炭地下气化打下了良好技术基础.今后地下气化技术应解决:1)提高热值和生产适合于用户的气体;2)建立起一套行之有效的测控系统，重点放在燃烧位置和燃烧速度的控制技术上;3)燃烧后地下气化炉体结构变化及地面沉降状况的研究;4)如何使地下煤炭气化产生的致癌物质苯和酚不扩散、不污染和毒化地下水资源.其次是如何处理燃烧形成的大量二氧化碳对空气的污染.否则煤炭地下气化就失去了绿色开采的意义.5结语
绿色采矿首先要将岩层运动对工作面的影响转为研究开采后岩层运动对岩体内形成空隙的影响，以及瓦斯、地下水的渗流规律.另外，几个重要标志是: 1)将瓦斯作为资源，变害为利，在采煤的同时形成地面或井下瓦斯共同开采系统;2)根据岩层的组成，确定保水采煤的地层判别以及相宜的开采方法;3)根据具体条件，形成充填、条带开采、离层区注浆等保护建筑物及地表的技术;对东部发达地区城镇下采煤，充填与条带开采是必然的选择，因而如何降低充填成本与提高充填技术是科学研究的方向;4)形成在煤层内维护巷道的技术，减少矸石排放量;5)形成煤炭地下气化技术，并研究其对地下水环境的影响.参考文献: [1]中国科学院可持续发展战略组.中国现代化进程战略构想[M].北京:科学出版社，2002.[2]钱鸣高，缪协兴，许家林.岩层控制中的关键层理论研究[J]•煤炭学报，1996,21(3):225-230.[3]许家林.岩层移动与控制的关键层理论及其应用 [D].徐州:中国矿业大学，1999.[4]钱鸣高，缪协兴，许家林，等.岩层控制的关键层理论 [M].徐州:中国矿业大学出版社，2000.[5]许家林，钱鸣高.关键层运动对覆岩及地表移动影响的研究[J].煤炭学报，2000,25(2):122-126.[6]刘天泉.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[M].北京:煤炭工业出版社，1981.146-147.[7]许家林，钱鸣高.覆岩注浆减沉钻孔布置的研究[J];中国矿业大学学报，1998, 23(2):28-30.[8]黄盛初，朱超，刘馨，等.中国煤矿区煤层气开发产业化前景[A].煤炭信息研究院主编.2001年煤矿区煤层气项目投资与技术国际研讨会论文集[C].上海:2001,11,5一11 [9]许家林，钱鸣高.地面钻井抽放上覆远距离卸压煤层气试验研究[J].中国矿业大学学报，2000, 29(1):78-81
第三篇：浅谈煤矿绿色开采技术
摘要：深入分析了我国煤炭开采的现存问题，总结阐述了绿色开采的技术体系构成，调查研究了相关保障技术的研究现状和发展趋势，论证了以关键层理论为基础绿色开采是煤炭工业可持续发展的必然趋势。
关键词：绿色开采；关键层理论；保水开采；充填开采；煤炭气化
目录
一、我国煤矿开采存在的问题 ··················································· 1
（一）安全问题···································································· 1
（二）环境问题···································································· 1
二、绿色开采理论体系与总体框架 ············································· 2
三、主要技术现状··································································· 3
四、结语 ··············································································· 5 参考文献 ··············································································· 5
浅谈煤矿绿色开采技术
2009年12月7～18日，世界各国领导人齐聚丹麦首都哥本哈根，协商如何共同遏制全球变暖，如何保护我们赖以生存的空气、水、土地和食物。然而会议没有达成全球亟需的气候保护协议，以不具法律约束力的《哥本哈根协议》草草收场，加剧了人们对全球气候恶化的担忧。如何应对全球气候变化，是每一个国家、每一个行业都有责任、有义务深入研究和思考的问题。
中国作为世界上主要的发展中国家，近些年在温室气体减排方面做了很多卓有成效的工作，全国各行业积极倡导和实施可持续发展、和谐发展观及循环经济等技术理念。正是在这个过程中，2003年钱鸣高院士提出了“绿色开采”的理念[1-2]，为煤炭行业的发展指明了方向。
一、我国煤矿开采存在的问题
我国“富煤、贫油、少气”的能源赋存状况决定了能源消费必须以煤为主，一次能源消费中有70%～75%来源于煤炭，煤炭行业的健康发展关系到国民经济可持续发展的全局。多年煤炭开采带来一系列环境和安全问题，屡屡为人诟病。
（一）安全问题
2009年12月21日，黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿发生特别重大瓦斯爆炸事故，再次引发公众对煤矿安全，特别是群死群伤公众事件的关注和深层思考。煤矿事故频发的原因何在，如何从根本上杜绝大型和特大型伤亡事故，不断拷问着各级监管、经营和科研服务单位。我国煤炭安全事故频发有着诸如井工开采量大、小煤矿安全装备和生产工艺落后、行业多年安全欠账严重、科技投入不足以及技术与管理人才流失严重等客观原因。从2006年起，国家加大对煤矿安全投入和治理，煤矿安全的总体形势是好转的，在产量增加的同时，死亡人数逐年下降，多年来煤炭产量以近2亿t/a的速度递增，而百万吨死亡率逐步下降。如何推动煤炭安全形势的进一步好转，实现以人为本与本质安全型的和谐矿区，是煤炭行业亟待解决的问题。
（二）环境问题
主要包括由于地下采掘引起的地面塌陷、水土流失、沙漠化、采煤废水排放以及煤矸石露天堆放污染等。
我国煤炭开采主要采用冒落法管理采空区顶板，造成地面沉降和陷落，因而引发村镇、铁路、桥梁和地面管线设施破坏。大量的农田因塌陷、盐渍化和水土流失无法耕种。矿井开采过程中的大气降水、地表水、地下水及生产用水涌入井下而成为矿井水，目前矿山的年排水量约为22亿m3。以山西省为例[1]，采煤破坏地下水达4.2亿m3/a，导致井水水位下降或干涸共计3 218个，影响水利工程433处、水库40座及输水管道793.89 km，造成1 678个村庄，81.271 5万人以及10.824 1万头牲畜饮水困难。《山西省煤炭开采对水资源的破坏影响及评价》显示，该省因采煤漏水和矿井水排放等造成的经济损失累计达300多亿元。
我国现有煤矸石山1 500余座，历年堆积量达30亿t，占地超过5 000 hm2，在大气降水淋溶时还会进一步污染周围水体、农田和地下水。目前有自燃现象的矸石山约140多座，自燃过程中产生大量的硫化物等有毒有害气体，成为大气污染源。
矿井瓦斯主要是矿井中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。它既是煤矿重大安全事故的祸根，又是一种严重的温室效应气体。研究显示，甲烷造成的温室效应在全球气候变暖中所占份额为15％，仅次于二氧化碳。等量甲烷造成的温室效应是二氧化碳的21倍。据初步估计[2]，我国2 000 m以浅范围内具有30～35万亿m3煤层气资源，居世界前列。但由于我国煤层透气性差，难以在开采前抽出。建国以来，我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1 500余次，2001年由于瓦斯事故的死亡人数占煤矿总死亡人数的40％。煤矿每年排放瓦斯70～190亿m3。
二、绿色开采理论体系与总体框架
绿色开采理念是在科学采矿三原则(安全、环保和经济)的指导下提出的，强调在现有采煤理论、方法和技术的基础上，发展与创新采矿科学技术，从广义资源的角度上认识和对待煤、瓦斯和水等一切可以利用的各种资源。其基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响，以期取得最佳的经济效益和社会效益[1]。
煤矿开采引发的环境与安全问题无不源于采矿活动造成的岩层运动，进而引起周围岩体的应力场、节理裂隙场和瓦斯运移场等相关物理场的变化，因此，研究绿色开采技术必须以科学先进的岩层控制理论为基础，钱鸣高、缪协兴及许家林等人提出的关键层理论[3-5]为科学采矿的实施提供了理论基础。
在科学采矿的总体框架体系内，主要包括保水开采、煤与瓦斯共采、充填与条带开采和离层注浆减沉、煤巷支护和部分矸石井下处理以及煤炭地下气化等五大技术方向。
三、主要技术现状
近40年来，我国共发生矿井突水事故2 000余次，直接经济损失高达40多亿元。据统计，我国国有煤矿中半数具有突水危险性，且突水危险越来越严重。同时，山西、陕西和内蒙古等缺水地区也急需解决煤炭保水开采的问题。关键层理论认为[1]，煤炭采出后，随着关键层的破断，在该区域内地下水将形成下降漏斗。地下水位能否恢复，取决于随着工作面的推进，上覆岩层中是否含有软弱岩层(事实上它是研究地下水渗漏的“关键层”)，及其能否经重新压实导致裂隙闭合而形成隔水带。这说明从技术上把握了关键层的破断规律，可以有条件开采受水患威胁的优质煤炭资源。
煤与瓦斯共采技术充分利用了煤炭开采中上覆岩层的矿压活动，着重对卸压煤层的抽采时机把握和抽采工艺优化。在这项技术上，以袁亮院士为代表的课题组，创造性地解决了我国淮南矿区低透气性煤层群开采的关键问题。该技术将高瓦斯、高地压和低透气性煤层群的技术难题统一考虑，以沿空留巷的方式一体化解决高瓦斯、高地温、高地压、井巷失稳、瓦斯突出和冲击地压等开采技术难题，通过通风降温和简化采掘接替，实现连续开采，并为高效抽采瓦斯和治理煤层群瓦斯提供最佳的工作空间，提出基于快速留巷Y形通风抽采卸压瓦斯的煤气共采技术路线。这项技术在排除低透气性难抽瓦斯安全隐患的同时，改善了作业环境，扭转了采掘衔接紧张的不利局面，较好地贯彻了安全、经济和环保的科学采矿三原则。
充填开采技术在我国的应用源于抚顺地区建筑物下开采，最早采用的是水砂充填。水砂充填工序复杂，难以实现大规模生产，减沉效果有限，从20世纪80年代起，在井工煤炭开采中逐步淘汰。可喜的是，近期以中国矿业大学缪协兴教授、周华强教授和冯光明教授领导的课题组，相继提出了矸石充填、膏体充填和超高水充填理论体系，就各充填工艺的实施开展了卓有成效的科研工作，并取得了工业化试验成功，在一定程度上解决了煤矸石堆存和“三下”压煤问题。同期基于关键层理论指导下的上覆岩层离层注浆减沉技术也逐步开展。矸石充填在冀中能源邢东矿、邢台矿、云驾岭矿和梧桐庄矿相继开展，在山东新矿集团翟镇矿、华丰矿以及皖北煤电集团五沟煤矿推广开来。膏体充填技术最早在山东济宁的太平矿取得成功，后推广至冀中能源的小屯矿与邢台矿、河南煤业化工集团焦煤公司鑫珠春矿、淄博矿业集团岱庄矿和枣煤矿集团拐蒋村矿。超高水充填技术最先在冀中能源邯矿集团陶一矿取得工业化成功。上述充填技术的快速发展，说明煤矿绿色开采技术越来越深入人心，但现有充填技术的推广主要解决了冀中和山东等煤价较高地区“三下”压煤问题，推广面有待扩展，技术上有待进一步完善。
煤巷支护是煤矿设备产能发挥的重要保证。随着我国煤矿开采逐步转入深部，以大采深、高应力、软弱破碎围岩和快速成巷为特征的动压巷道支护技术成为今后的研究热点。部分矸石井下处理工艺为巷充法，即通过沿空留巷和在条带煤柱内开掘矸石充填巷等方式，一定程度上实现了无煤柱开采，提高了矿井回采率。较为突出的技术成果为2002年3月冀中能源邢东煤矿可调向、升降与变速矸石充填机的研制与应用。目前，具有相同功能的充填设备在枣矿集团田陈矿、蒋庄矿和新矿集团鄂庄矿有所应用。山东盛泉矿业有限公司在高档普采工作面应用该技术是其应用领域的又一扩展。
煤炭地下气化技术集建井、采煤及转化等多种工艺为一体，大大提高了煤炭资源的利用效率和利用水平，深受世界各国重视[6]。该技术将灰渣留于井下，充填减沉，无固体废弃物排放，避免了大气污染，是一种有较好发展前景的采煤技术，被誉为新一代采煤方法。自20世纪30年代以来，美国、德国和苏联等主要产煤国均对此进行了大量技术研究，取得了不少科研成果，储备了煤炭地下气化的一些关键性技术。我国自1958年开始在鹤岗兴山矿、大同胡家湾、吉林蛟河及安徽独山进行了自然条件下煤炭地下气化试验。1980年以后，相继在徐州马庄和新河、唐山刘庄、新汶孙村、协庄、鄂庄以及山东里彦等10多个矿区进行了试验，初步实现了煤炭地下气化从试验到应用的突破。该技术的成熟将从根本上解决传统煤炭开采和使用方式存在的一系列技术、安全和环境问题，对发挥我国雄厚煤炭资源的优势，生产洁净能源，保障能源供给安全，促进经济和环境的协调发展都具有十分重要的战略意义。
四、结语
煤矿绿色开采是我国煤矿发展的必然方向，是和谐矿区建设的重要指导，有着以关键层理论为基础的实施依据，框架体系内主要技术的发展将为我国煤炭开采中实现安全高效、经济环保提供重要保障，达到煤炭行业“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标。
参考文献：
[1] 钱鸣高．绿色开采的概念与技术体系[J]．煤炭科技，2003(4)：1-3.[2] 钱鸣高，许家林，缪协兴．煤矿绿色开采技术的研究与实践[J]．能源技术与管理，2004(1)：1-4.[3] 许家林，钱鸣高．岩层控制关键层理论的应用研究与实践[J]．中国矿业，2001(6)：54-56.[4] 许家林，连国明，朱卫兵，等．深部开采覆岩关键层对地表沉陷的影响[J]．煤炭学报，2007(7)：686-690.[5] 许家林，朱卫兵，王晓振，等．浅埋煤层覆岩关键层结构分类研究[J]．煤炭学报，2009(7)：865-870.[6] 马 驰，余 力，梁 杰．中国煤炭地下气化技术的发展[J]．中国能源，2003(2)：11-15.
第四篇：煤矿开采技术论文：浅析我国煤矿的绿色开采技术
浅析我国煤矿的绿色开采技术
绿色开采是煤炭开采的发展方向,对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。本文分析了绿色开采技术,总结了我国煤矿绿色开采方法的发展现状,对科学采矿具有一定的指导意义。
关键词:绿色开采;保水开采;煤与瓦斯共采;充填开采;煤炭地下气化
煤炭开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,既占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。上述问题若得不到有效解决,在未来几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生存和社会发展环境将受到严重威胁。
根据我国的能源资源状况,煤炭作为我国最重要的一次性能源,在未来20年内,其在能源构成中的主体地位将不会改变。2020年我国煤炭消费量将达到40亿t。届时,煤炭产量很可能无法满足工业需求。不能再单纯地通过提高煤炭的产
量缓解煤炭供应的压力,而应该综合考虑发展煤炭循环经济,减少煤炭开采对环境的破坏,而且也应该把“发展煤炭循环经济,实现煤炭绿色开采”作为理念,大力发展绿色的采煤技术。煤炭绿色开采体系
煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是要从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响。目标是取得最佳的经济效益和社会效益。根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,绿色开采主要包括以下内容:水资源保护—“保水开采”;瓦斯抽放—“煤与瓦斯共采”;土地与建筑物保护—“充填开采”;排放矸石占用土地污染环境—“煤炭地下气化”等。2003年,中国矿业大学钱鸣高院士首次提出了煤矿绿色开采的概念和技术体系,随后明确了实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标,为我国绿色开采技术的研究指明了方向。钱院士提出的绿色开采技术体系, 绿色开采理论依据:(1)关键层理论。
(2)开采对岩层移动的影响及移动规律。(3)水在裂岩体中的渗流规律。
(4)开采后岩层内节理裂隙分布发育规律等。保水开采
保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵,缺水矿区要以水资源保护和利用为主;大水矿区,要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此,保水开采包含水资源保护、水资源利用(煤水共采)和水灾害防治等多项重要内容。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始径流,大量排出地下水;采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通,形成大规模地下水降落漏斗,造成区域含水层水位下降,直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体(河流、湖泊、井泉等)的原来形态,造成部分沟泉水量减少甚至干涸;影响当地居民正常的生产生活,进而影响区域植被生长,甚至土地沙漠化。我国大部分矿区处在干旱半干旱地区,而每年采煤破坏地下水22亿m3,可见保水开采具有重要的意义。煤与瓦斯共采
瓦斯既是矿井有害气体也是洁净能源。因此,应该使其资源化,其技术途径有:(1)采前抽采:若能在开采前将煤层内瓦斯抽出,则是利用瓦斯改善煤矿安全的最好办法。但由于我国大部分煤体透气性低,在本层内抽采瓦斯有难度。
(2)煤与瓦斯共采:开采后围岩压力降低,大量瓦斯在采空区释放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤与瓦斯共采体系。
(3)废弃矿井抽采瓦斯。鉴于废弃矿井煤层经过采动而充满瓦斯,因而可以利用采动后岩体内裂隙场的分布及钻孔,将瓦斯抽排管装在井下、封闭井口后,抽出瓦斯。
(4)回风井回收瓦斯。
(5)煤与瓦斯共采的技术主要有:留巷钻孔法、卸压法等。4 充填开采
我国多数煤矿存在建筑物下、水体下、铁路下压煤的问题,充填采矿法对解决这类问题具有重要的意义。充填开采法是用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该法可以缓和工作面支承压力产生的矿压显现,改善采场和巷道维护状况,有效减少地表下沉和变形,提高煤矿采出率,保护地面建筑物、构筑物、生态环境和水体。按照充填材料的不同,充填采矿法分矸石充填、水砂充填和膏体充填。
4.1 矸石充填利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法,既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以减轻开采沉陷灾害、提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。
(1)抛矸机抛矸充填。将岩巷和半煤岩巷掘进矸石用矿车运至井下矸石车场,经翻车机卸载后,矸石经破碎机破碎,而后进入矸石仓。通过矸石仓下口,胶带或刮板输送机将破碎后的矸石运入上下山,而后由胶带或刮板输送机转载进入采煤工
作面回风平巷,再由工作面采空区可伸缩胶带输送机运至工作面采空区抛矸胶带输送机尾部,由抛矸胶带输送机向采空区抛矸充填。
(2)刮板输送机卸矸充填。充填装备由后端带悬梁的自移式液压支架和充填刮板输送机组成。在自移式液压支架后端增加后悬臂等配件,采用可调高但挂链悬挂充填刮板输送机溜槽,悬挂是为了增加充填垂直高度。输送机中部溜槽按顺序连接,并与机头和机尾组成整部刮板输送机。每2节中部溜槽设置1个溜矸孔,溜矸孔开在溜槽的中板上。由电机车牵引矸石矿车至采区矸石车场,通过翻车机卸载,矸石经转载机、破碎机进入矸石仓。破碎后的矸石经上下山输送机、平巷输送机运至液压支架后的充填刮板输送机,在采空区卸载。
(3)风力抛矸充填。风力充填材料粒度的直径不宜大于充填管道的1/2~1/3。并且要求充填材料沉缩率低、不自然、腐蚀性小。矸石经充填机、充填管路充填采空区。一般采煤机割两刀煤充填一次,充填步距1.2~1.6 m,每次充填长度6~9 m,工作面每向前推进50~100 m,充填机前移一次。机械矸石充填对充填材料要求不严格,使用设备也较少,在我国山东矿区发展较快,有推广趋势。
4.2 水砂充填水砂充填采煤法是利用水力通过管道把充填材料沙粒送入采空区的充填采煤法。我国早在20世纪
初就开始应用水砂充填采煤法,目前水砂充填技术已经十分成熟。在地面用矿车将采出、破碎及筛分后的成品砂运到贮砂仓贮存。在贮砂室,砂与水混合成砂浆,经充填管路送至工作面采空区,并在采空区脱水,砂子形成充填体,废水经采区流水上山和流水道流入采区沉淀池,经沉淀后,澄清的水流入水仓,用水泵经排水管将水排至地面贮水池,以供循环利用。水砂充填采煤法充填致密,可减少煤尘危害,能有效地控制地表下沉和变形,但井上下充填系统复杂,设备及设施投资大,充填材料昂贵,提高了吨煤成本。
4.3 膏体充填膏体充填技术是1979年在德国的格伦德铅锌矿首先发展起来的,由于膏体充填具有料浆质量分数高、充填效率高、成本较低等优点,这项技术试验成功以后在金属矿山得到较快的发展,在包括中国在内的许多国家得到应用。为解放村庄压煤,提高开采上限,提高煤炭资源采出率,延长矿井服务年限,太平煤矿与中国矿业大学合作开展了固体废物膏体充填不迁村采煤技术的研究。太平煤矿膏体充填系统是我国煤矿第一个膏体充填示范工程,2006年5月工业性试采取得成功。膏体充填采煤技术主要由三部分组成,即充填材料、充填设备与工艺、采动岩层充填控制理论。膏体是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等组成,由地面设备加工而成的类似牙膏的流体,具有十分良好的流动性和可泵性。充填时,膏
体通过巷道中的管路,由充填泵提供动力,输送到液压支架后的采空区。膏体充填技术的核心是膏体充填材料,膏体充填材料的强度对膏体充填的效果起决定作用。膏体充填后,地表下沉减小。膏体充填开采是绿色开采技术的重要组成部分,是解决煤矿开采环境问题的理想途径,是解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题的迫切需要。煤炭地下气化
煤炭地下气化是指将地下煤炭通过热化学反应在原位把煤炭转化为可燃气体。可以部分消除煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响与破坏。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。它开始于英国1912年,由于热值低、成本高而未得到发展。我国于1958-1960年曾在16个矿区进行试验,于1962年停止,1984年又开始了新的试验,1994年达到连续产气295 d,产气量为200 m3/h,热值13.81~17.57 MJ /m3,采用的是有井式、长通道、大断面的煤炭地下气化方法。2005年中国矿业大学与重庆中梁山矿业集团合作实现了连续稳定生产优质水煤气和混合煤气。但是,地下煤炭气化燃烧产生的苯和酚是致癌物质,有可能毒化水资源;燃烧形成的大量二氧化碳对空气也是严重的污染。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段,有很多问题需要去研究和探索。结 语
资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路。要实现绿色开采,需要综合研究和解决经济与技术等方面的问题。绿色采矿可以减少环境污染,还能带来良好的社会经济效益。绿色采矿是形成绿色矿业及矿区绿色家园的重要组成部分,相信随着绿色开采的不断发展和完善,煤矿绿色开采一定会发挥它应有的作用,为人类与自然的协调发展做出贡献。
参考文献: [1]刘开明.优化配煤生产优质焦炭[J].燃料与化工,2006,37(5):8-10.[2]缪协兴,钱鸣高.中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J].采矿与安全工程学报, 2009(3):1-13.[3]黄庆享.煤炭资源绿色开采[J].陕西煤炭.2008(03):18-21.[4]徐 睿,谢亚涛,周坤鹏.煤炭绿色保水开采[J].矿业快报,2008(6):20-22.
第五篇：《多媒体技术在历史课堂教学中的作用研究》
《多媒体技术在历史课堂教学中的作用研究》结题报告
京山永隆中学 杨希平电话：*** 摘 要：通过本课题的研究，师生的信息素质明显提高，教育信息观念普遍形成，教师的教学思想和教学方法不断更新，并且学校分阶段建立起了具有本校特色的教育教学资源库，教师能灵活地运用多媒体技术进行课堂教学，并且归纳出将多媒体技术应用于历史课堂教学的教学模式。关键词：多媒体技术 历史 课堂教学 作用 研究
一、课题的提出：
随着信息技术的迅速发展，多媒体技术在社会各个领域领域得到广泛的应用，特别是在中学历史教学领域得到广泛的推广。多媒体技术可以说给传统中学历史教学带来了一股新世纪的春风，它推进了中学历史教学的信息化和现代化。随着新课改的开展和深入，以学生为主体，促进学生全面发展理论逐渐建立，这对中学历史教学提出了更高的要求。而多媒体教学则有利于改进传统历史教学，适应新课改的要求。多媒体教学将图形、文字、声音、影像有效结合，激发了学生的学习兴趣，有利于教学过程中开展合作探究学习。但是任何新生事物都有其积极和消极的影响，多媒体教学也不例外。多媒体教学在促进中学历史教学信息化和和现代化的同时，也引发很多问题，主要在四个方面。
教师方面：教师主导体地位缺失，从过去的教师“满堂灌”到现在的“满堂多媒体灌”；抛弃传统教学，一味追求多媒体教学，完全忽视传统板书教学。
多媒体方面: 夸大多媒体教学的作用，盲目追求多媒体设计的高技术含量，装点教学过程，不重视教材与多媒体的整合；整个教学以多媒体为中心，学生和老师走马观花的欣赏多媒体课件；多媒体课件信息量过大，不够精悍和简洁。学生方面：学生的主体地位被削弱。一些教师在运用多媒体课件对学生进行信息“轰炸”，加大了学生的负担，不能充分调动学生的积极性；师生之间缺少交流，学生不再是学习的主人，而是成为课件的欣赏着，把兴趣停留在对图片影像上面，不能思考实质性的历史内容，不利于培养学生的逻辑思维能力。
教学方面：脱离教材，材料过多。一些教师过分追求情境创新和教学结构、教学模式的创新，对教材知识的整体性注意不够。教学中媒体泛滥，一味追求课件色彩、字体、配音、动画等视觉媒体设计等方面的创新，从而忽视了对学生抽象思维的培养。不擅长提出有层次性的问题，无法使学生在合作探究和相互评价中发展思维能力和表达能力。综上所述，无论是从社会发展需要还是学生需要的角度，无论是从学校研究非常匮乏的角度还是从对个人教学探索发展需求来说，本课题的研究都是非常有必要的。
二、研究的现状
教育多媒体技术对历史课堂教学的影响是全方位的，在教育观念方面，课堂教学中多媒体技术的应用改变着人们关于学习和教育的观念，教育过程在本质上成为一种选择过程，学习过程成为了信息获取、选择，进而进行知识自我建构的过程。在这样的情景下，教学过程无论在内容上、时间上、空间上，还是学习方法上，都应当从以教师为核心转为以学生为核心，由继承式教育转向创新式教育。在教育方式方面，多媒体技术应用的课堂教学，具有开放性、综合性、及时性和高效性的特点，教学时间、层次更灵活，教学手段、资源更丰富，教学反馈、知识更新更及时，教学管理、互动与协作更高效。指导性自主学习、师生合作学习、个别教学将成为课堂教学的主要模式，教学模式会发生革命性的变革：教学目标由维持走向创新，教学时空由封闭走向开放，教学内容由间接走向直观，教学方法走向个性化、多样化。
在学习方式方面,教育教学多媒体技术在课堂教学的运用使学生的学习行为发生的巨大的改变，促使学生在学习上更具有主动性、互动性、创造性等方面的特征，基于多媒体技术的“协作式”和“发现式”学习为学生学习能力的发展提供了便利，自主学习、问题解决学习、互动学习、资源型学习等全新的学习方式将取代传统的接受式学习。
但在现实中，多媒体技术资源对历史课堂教学的影响远没有达到理论研究者所期望的水平，在学校，我们进行的学生访谈中，也发现所运用的新型的课堂教学模式对学生的学习的影响不如理论推测的那样有效。我们仔细地分析了其中的原因：一是学校校园网上提供的学习资源还不够丰富，不能满足学生学习的需要；二是学生利用网络进行学习所需要的学习能力还有待提高，传统条件下的接受学习的方式方法和能力，是不足以应付在网络环境下的学习的；三是我们的教师在教学中还没有对教育多媒体技术给予足够的重视，还没有探索出一种将教育多媒体技术应用于课堂教学的教学模式,特别是在网络环境下的课堂教学模式。
针对这一情况，在已有研究的基础上，我们在学校教学改革的实践中，展开了将教育多媒体技术应用于历史课堂教学的研究。
三、研究的目的和意义
本课题研究将运用教育传播理论从教师、学生、多媒体、教学过程四个方面分析多媒体技术在中学历史教学中存在的问题，并对这四个方面分别进行研究以提出有效多媒体历史教学的对策。为历史教师系统地利用多媒体技术进行有效教学和初中学生利用多媒体技术有效学习提供借鉴，从而提高教和学的效果。另外，本课题研究所开发出的应用策略以及设计的案例、课件等，将为中学信息技术与学科教学整合工作的开展提供可借鉴的经验。由于本研究紧密结合教学实际，可在条件具备的中学试点推广。
本课题研究将运用教育传播理论对多媒体技术在历史教学中的问题进行考察，并提出解决策略。教育传播理论认为教学是一种信息传播活动，是教育者按照一定的教学目标的要求，对信息进行合理的编码，然后通过媒体通道，把知识与技能、情感与态度等传递给特定教学对象的一种活动。教学传播系统由教育者、受教育者、教学媒体和教学信息四个要素构成，并通过六个阶段完成整个传播过程。教育传播理论家常用抽象的“模型”来解释教育信息传播的过程，最具代表性的是“贝罗模型”。这种模型把传播过程分解为四个基本部分：信息源、信息、通道和接受者，这四个部分和教育传播的四个要素不谋而合，异曲同工，都注重传播中的四个主体。同时，模型着重显示每一个基本部分是由若干因素所构成的。这一模型说明了在教育传播过程中，影响和决定教学信息传递效率和效果的因素是多方面的、复杂的，各因素之间是既相互联系又相互制约的。为了提高教育传播的效果，必须研究和考察各方面的因素。用这种传播理论来研究历史多媒体教学非常合适，因为在用多媒体进行历史教学的过程中，教育者、受教育者、教学媒体和教学信息四个要素始终贯穿其中，对这四个方面进行考察，可以清晰的分析在历史教学中运用多媒体技术的问题所在，从而提出相应的对策，尽量减少多媒体技术对历史教学的干扰，做到高效的多媒体历史教学。
四、研究与实践
在研究与实践中，我们采用行动研究法，辅之调查法、文献法、比较研究法等研究方法。，在教学改革的实践过程中进行研究工作，边实践边反思边总结，不断改进和完善我们的教学实践和课题研究。在研究中，我们认识到，教育多媒体技术的最大优势在于拓展了教学、学习的时间与空间，使得教学与学习不再局限于教师和学校。教师可以利用最优的教育资源开展教学活动。但是要发挥这些多媒体技术的教育优势，教师必须掌握相应的网络技术和技能。对此，我们在研究和实践的过程中，找到了培养教师运用教育多媒体技术能力的基本途径：
1、通过信息技术科学与历史学科教学的整合，培养教师的计算机和网络应用的技术素养。培养教师的基本信息素养，信息学科担负着主要的任务。而历史学科所需要的有自己特点的信息提取技能，则是历史学科教学中应当加以培养的，这就应该实现信息技术与历史学科教学的整合。
2、通过能够把教育多媒体技术与日常课堂教学结合，在教学中促进学生学习主体的生成和学习能力的提高。多媒体技术与历史课堂教学的结合，这是一种全新的教学模式，带来了教师的教学行为与学生学习的根本性的变化，在对我校若干历史教师的课堂教学进行了深入、细致的教学案例分析之后，我们发现，将教育多媒体技术应用于历史课堂教学的教学模式带来的教师教学行为和学生学习行为的变化主要表现在：
（1）教师教学行为的改变：新颖、多样、合作、交互
新颖：利用网络备课，能大大丰富教师获取的信息，教师通过网络资源可以充实自己的教学内容，获取本次教学内容的最新知识，最新信息，使得课堂呈现出开放性的特征，这有利于提高学生的学习兴趣。
多样：多媒体技术使得教师在教学手段的选择方面有了更多的余地。教师可以利用网络和计算机技术，结合多种媒体，以生动活泼、形象生动的方式进行教学，调动学生多种感觉通道加入到学习过程中来，从而提高学生的学习热情，提高学习效率。网络能更好地帮助教师实现施教和个别化教学，使得学生的个性和学习风格得到更好的照顾，实现学习的个性化和发展的个性化。
合作：通过网络实现资源和知识、思想的共享，使得教师在备课、学习中能充分地进行相互间的合作，可以集众人的智慧和长处为我所用，从而大大提高备课、研究的效率，促进教师个体教学水平的提高和专业发展。
交互：在“在线学习”的课堂中，师生、生生间的互动大大增加，可以形成一种跨越时间和空间限制的，开放、广泛、交互、平等的讨论，相互启发，集思广益。师生、生生间的合作学习成为一种必然。课堂成为一个真正的沟通、交流、学习的场所。
（2）学生学习行为的变化：共享、个性、主动、互动
共享：学生能通过网络与教师、同学共享各种信息资源、学习资源，与整个世界共享资源和知识，学生的学习世界成为了一个可以无限扩展的世界。他可以利用网络上所能得到的一切资源为自己的学习服务，学习过程的开放性，使得学生有了更多的学习资源和选择机会。个性：学生可以利用网络的交互性，就自己的特殊问题向老师请教，展开讨论；根据自己的兴趣进行某些方面更为深入学习和探索，以求得个性的发展。个性化的学习，个别化的教学在此得以实现，这更有利于学生的个性发展、全面发展。
主动：多媒体技术课堂与传统课堂相比较，具有明显的“非中心化”的特点，教学由“中心化”向“非中心化”的转变是网络课堂的核心特征。非中心化的“在线学习”模式，增加了学生参与学习的机会，解决实际问题的机会。但由于非中心化，教师对课堂的调控能力相对弱化，学生获取知识不再依赖于教师的分配和传授，这就要求学生在学习中学会自我计划、自我管理、自我评价与反馈，也就是说，需要学生具有较高水平的学习主动性。互动：教育教学网络资源的课堂应用使得课堂形成了一个一对一、一对多、多对我的“网络”模式，互动活动的增加是这一课堂教学模式的最的外显特征，交互式、合作式学习成为主要的学习模式。在这一学习模式中，学生学会了分享、合作、沟通。
我们的实践表明，将教育教学网络资源应用到课堂教学中去，能够有效地改变了教师教学方式，改变了学生学习方式。其中对学习方式的改变是它的最大的教育功效，它使得学生的学习方式由原来的同一被动变为主动多样，更实现了真正意义上的交互学习、合作学习、发现学习、创新学习，从而使学生学会学习，提高学习能力；学会创造，提高发现问题和解决问题的能力；学会合作与交流，提高团队协作能力。
五、课题研究的方法与具体措施
1、研究方法
本课题研究主要采用行动研究法，辅之调查法、文献法、比较研究法等研究方法。研究过程中运用行动研究法，把科研课题的研究和日常教学紧密的结合起来，不能脱节，因为任何和研究工作都是基于教学，并服务于教学的。研究过程中运用调查法，调查学生对于课堂知识的掌握情况，并可以进行阶段性的数据对比，它也是研究的第一手资料。
2、具体措施
1）采用现代化信息技术手段，广泛收集和查阅国内外有关全面质量管理理论和教育科研课题管理的研究文献资料。
2）运用经验总结法，总结教育科研传统管理的经验，吸取精华，为建构新的教育科研课题管理模式打好基础。
3）通过座谈、访谈、书面调查等形式，广泛听取教育研究专家和管理专家的意见。六 研究的结果
本课题总的预期成果除研究报告和相关论文和案例外，其它成果体现形式为：
1、教师能灵活地运用教育网络资源进行课堂教学，并且归纳出一套将教育教学网络资源应用于课堂教学的教学和学习模式：（1）个别辅导模式
这种教学模式是通过基于网络的CAI软件以及教师与单个学生之间的通信来实现。个别指导可以在学生和教师之间通过电子邮件非实时地实现，也可以通过网上的在线交谈方式实时实现。应用CAI软件有三种方式。第一种是将CAI软件存放在网络教育资源库上，供学生自由下载到本地计算机，然后再运行该软件进行个别化学习。第二种方式是直接在网上运行用Java语言编写的CAI软件。它可以实现软件的跨平台运行，内嵌在网页面中的Java CAI软件大大增强了教学材料的交互性与实时性。从而真正营造一个基于网络的个别化学习系统。这种教学模式有很高的性能价格比，一次编制CAI软件可以跨平台运行，供成千上万的学生同时使用，极大地拓展了教学覆盖的范围。第三种是在网络上应用CAI软件进行协作学习的系统。（2）讨论学习模式
讨论学习模式可以利用电子布告牌系统实现。这种系统具有用户管理、讨论管理、文章讨论、实时讨论、用户留言、电子信件等功能。一般是由教师在站点上建立相应的学科主题讨论组，学生可以在自己学习的主题组内发表言论，并能对别人的意见进行评论，每个人的发言或评论都实时地被所有参与讨论的人看到。这种学习过程必须由教师监控，以保证学生的讨论和发言符合教学目标的要求，防止偏离当前学习的主题。学生参与讨论时，如果仅仅基于字符界面，则不能从多个感觉通道来促进学生的认知。而利用Java语言实现的讨论系统则可以加入更多的学习与控制因素，它支持多名师生参加讨论；支持学生选择对象，进行公开或私下讨论；支持共享白板功能，允许多个用户共享白板讨论共同感兴趣的学习内容，从而更加具有实用性。（3）自主探索学习模式
自主探索学习是一个崭新的课题，该模式一般是由教师设立一些适合由学生来解决的问题，通过网络发布，要求学生解答。同时提供大量与问题相关的信息资源供学生在解决问题过程中查阅。另外，还设有专人对学生学习过程中的疑难问题提供帮助。这种帮助并不是直接告诉学生答案，而是给予适当的启发或提示。这种学习模式彻底扭转了传统教学过程中学生被动接受的状态，而使学生处于积极主动的地位，从而能有效地激发学生的学习兴趣和创造性。实现这种模式的学习，只要利用电子邮件功能便可实现，所以应用前景广阔。自主探索学习模式有四个基本要素，即问题、资料、提示和反馈。只要将这些要素组织和衔接好，就能达到良好的教学效果。实施中要注意防止学生产生过强的挫折感，为此要有比较灵敏的反馈系统，以便及时给予学生帮助。（4）协作学习模式
协作学习有利于促进学生高级认知能力的发展和学生健康情感的形成。基于网络的协作学习是指利用网络，由多个学生针对同一学习内容彼此交流合作，以达到对教学内容比较深刻理解与掌握的过程。
2、课题实施，建立起了有自己特色的资源库
在课题实施的过程中，学校资源库不断吸纳本校历史教师创作研制的优秀教育教学资源，实现教学资源的共享。充分发挥网络优势，融合学校素材文本、动画案例、网络课程等教育教学资源，将优秀的教学课件、教学设计、电子教案等归整为一体，为网络资源的建设与开发贡献个人的点滴智慧。学校建立的属于自己的课件制作中心和软件下载中心，把历史教师开发和制作的优秀课件容纳的学校的教学资源库中，并在实际教学中，不断充实，及时更新，从而陆续丰富学校历史教学资源库的内容，使之更能有效的辅助教学，让其在素质教育的实施中充分发挥自身的优势。软件中心的成立和投入使用，使历史教师在最短的时间内找到教学所需的软件，从而提高教学效率，增进教学效益。信息技术中心及时更新下载中心中的资源，使之能更好的辅助教学。
3、教师信息技术能力大幅度提高 为有效实施实验课题，学校在硬件环境建设初具规模的形式下，积极开展各种培训，及时提高教师的信息技术素质。学校先后组织了以课件制作技术为核心的课件制作培训，共同探讨authorware课件开发技术，flash动画制作技术，powerpoint速成与提高；以图象处理技术为核心的photoshop常用图象处理方法，图象的抓取技术等相关软件的操作与使用；以电子教案为核心的frontpage网页制作技术，word提高应用技术；以数字化教学信息为核心的音像处理技术，声音处理技术等。学校成立了培训小组成员，充分利用教师的业余时间，组织教师进行各种培训。现在基本全部教师都能制作自己的教学课件，自主丰富学校的教育教学资源库。
七、课题研究的初步结论和需进一步研究的问题
1、初步结论。
通过一年的课题研究工作，我们认为：计算机网络技术在教学中的运用能帮助我们尽快更新教育思想，树立新的教育理念，提高我们的教育教学能力；在教学中充分发挥信息技术所具有的海量信息、虚拟现实、多通道以及延展时空的优势，有利于使我们的教学方式发生深刻的变革；能让学生在信息的海洋中更加主动地学习，更加自主地学习，更加有创造性地学习。使他们能够学会收集信息、加工信息、通过信息叠加学习知识，培养创新意识，全面提高他们的素质，它已成为我校全面推进素质教育的重要组成部分。
2、需进一步研究的问题
本课题在研究过程中取得了一些成效，但仍存在以下一些问题：
1）由于我们研究组的成员都是一线的教师，理论水平还有待提高。研究的数据和资料不少，但是有高度的、总结性的东西不够，没有能够提高一个层次来审视和总结课题的结论。
2）目前多媒体教案远满足不了教学研究的需要，在这种情况下，如何使计算机网络技术在各学科教学中的全面运用是我们今后需进一步研究的首要问题。其次，如何最大限度地利用我们现有的设备和软件资源开展实证性研究还应进一步探讨和研究。
点击咨询 