《礦山巖石力學(xué)》典型案例庫(kù)建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐

孫建， 趙光明， 劉增輝

(安徽理工大學(xué) 能源與安全學(xué)院，安徽 淮南 232001)

一、案例建設(shè)意義

《礦山巖石力學(xué)》是高等學(xué)校采礦工程專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)核心課程，它應(yīng)用必要的力學(xué)知識(shí)研究巖石的力學(xué)特性以及工程巖體的變形和穩(wěn)定性問(wèn)題[1-2]?！兜V山巖石力學(xué)》課程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，重視基本理論、基本知識(shí)和基本方法的教學(xué)，以及巖石工程設(shè)計(jì)構(gòu)思、創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)技能的培養(yǎng)[3-4]。在《礦山巖石力學(xué)》課程教學(xué)過(guò)程中，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感到困難，對(duì)該課程缺乏興趣，學(xué)習(xí)敷衍了事，對(duì)基本理論內(nèi)涵理解膚淺，不能學(xué)以致用，只會(huì)機(jī)械套用現(xiàn)有公式和理論，創(chuàng)新性、應(yīng)用性更是無(wú)從談起。因此，有必要探索新的教學(xué)方法和理論，解決《礦山巖石力學(xué)》課程教學(xué)過(guò)程中遇到的上述問(wèn)題，以期更加高效的實(shí)現(xiàn)《礦山巖石力學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)達(dá)成度。

案例教學(xué)是一種運(yùn)用案例進(jìn)行教學(xué)的教學(xué)方法，通過(guò)具體現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的處理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的興趣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決具體實(shí)際問(wèn)題，有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力[5-6]。案例教學(xué)是解決當(dāng)前我國(guó)本科生教育存在的創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足、實(shí)踐能力較差的一種有效的教學(xué)手段和方法[7-8]。因此，針對(duì)《礦山巖石力學(xué)》課程教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，有必要探索《礦山巖石力學(xué)》課程典型案例教學(xué)方法，激發(fā)《礦山巖石力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)興趣，切實(shí)提高《礦山巖石力學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)用于理解和解決實(shí)際的工程問(wèn)題。

二、案例建設(shè)現(xiàn)狀

近年來(lái)案例教學(xué)方法越來(lái)越多的被引入采礦工程專業(yè)課程的教學(xué)改革中。理論和實(shí)踐表明，在采礦學(xué)科的教學(xué)中采用案例教學(xué)法，可以顯著提高課堂教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的素質(zhì)，容易實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)達(dá)成度。趙耀龍等借鑒MBA的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)案例教學(xué)在采礦工程專業(yè)課程中的實(shí)踐進(jìn)行了探討，取得了良好的教學(xué)效果。戴小軍等在采礦工程專業(yè)變形監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理課程中，嘗試采用案例教學(xué)法，使得學(xué)生的平均成績(jī)和考試成績(jī)得到大幅提升，另外也增加了學(xué)生對(duì)具體實(shí)際問(wèn)題的分析和創(chuàng)新。趙健赟等在采礦工程課程教學(xué)改革的研究中指出，通過(guò)案例教學(xué)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)造力和自信心。劉國(guó)棟等嘗試通過(guò)引入案例教學(xué)法，培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學(xué)生獨(dú)立觀察、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提高，并通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)基于案例的逆向教學(xué)有利于改變采礦工程專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀，提升教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度。

當(dāng)前針對(duì)《礦山巖石力學(xué)》課程也有一些教學(xué)改革方面的研究，但在提高采礦工程專業(yè)本科生培養(yǎng)質(zhì)量、綜合實(shí)踐能力方面顯的略有不足。案例教學(xué)是一種運(yùn)用案例進(jìn)行教學(xué)的教學(xué)方法，通過(guò)具體現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的處理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的興趣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決具體實(shí)際問(wèn)題，有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力。案例教學(xué)是集創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)為一體的優(yōu)秀教學(xué)方法，已在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。案例教學(xué)是解決當(dāng)前我國(guó)本科生教育存在的創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足、實(shí)踐能力較差的一種有效的教學(xué)方法和實(shí)施手段。因此，有必要將案例教學(xué)引入到《礦山巖石力學(xué)》課程教學(xué)中，將典型工程案例與《礦山巖石力學(xué)》知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，從案例搜集、篩選、整理、教材編寫、案例教學(xué)實(shí)施等方面開展一些基礎(chǔ)性的教學(xué)改革研究工作，構(gòu)建《礦山巖石力學(xué)》典型案例庫(kù)，進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)高素質(zhì)的具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的采礦工程專業(yè)人才。

三、前期開展工作

本?！兜V山巖石力學(xué)》課程開設(shè)于上世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)開設(shè)的《礦山巖石力學(xué)》是采礦工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是地下工程施工、礦山壓力與巖層控制等課程學(xué)習(xí)的前期基礎(chǔ)性專業(yè)基礎(chǔ)課程。由于受教學(xué)條件限制，以課堂板書教學(xué)，配合適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)教學(xué)為主。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)采礦工程、地下空間工程等專業(yè)畢業(yè)生需求量的不斷增加，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和媒體技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中不斷使用，加之巖石力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不斷完善與改進(jìn)，《礦山巖石力學(xué)》課程的教學(xué)改革和質(zhì)量提升迫在眉睫。運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)理念，整合現(xiàn)有教學(xué)資源，充分利用先進(jìn)手段，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，是打造精品共享課程的指導(dǎo)方針。

目前，《礦山巖石力學(xué)》課程為采礦工程專業(yè)的必修課程，總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，分為課堂教學(xué)(40學(xué)時(shí))和實(shí)驗(yàn)教學(xué)(8學(xué)時(shí))二個(gè)部分。其中課堂教學(xué)內(nèi)容包括：緒論、巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)、巖石的變形、巖石的強(qiáng)度理論、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)、巖體力學(xué)性質(zhì)和巖體分類、原巖應(yīng)力及其測(cè)量、軟巖力學(xué)、巖石動(dòng)力學(xué)、巷道圍巖應(yīng)力與穩(wěn)定性、井巷地壓等，共11章內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括：巖石試件加工與制備、巖石物理性質(zhì)測(cè)定、巖石單軸力學(xué)性質(zhì)測(cè)定、巖石三軸力學(xué)性質(zhì)測(cè)定等，共4部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。另外，該課程還兼顧到我校巖土工程、地下空間工程、礦井建設(shè)等相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)。課程教學(xué)內(nèi)容涉及諸多專業(yè)、眾多環(huán)節(jié)，教學(xué)成果學(xué)生收益面廣?！兜V山巖石力學(xué)》課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及資源豐富，自制有《礦山巖石力學(xué)》多媒體課件，教學(xué)效果良好，并于2008年該課程被列為校級(jí)精品課程建設(shè)項(xiàng)目。另外，講授教師編有《礦山巖石力學(xué)》高等教育“十二五”規(guī)劃教材，已由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社出版(2015年)；《巖石力學(xué)試驗(yàn)教程》也于2011年由化學(xué)工業(yè)出版社出版。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)室已建成巖石試樣加工與制備、巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖石流變特性和巖石聲發(fā)射特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)室和多媒體教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，能夠高質(zhì)量完成多種內(nèi)容的《礦山巖石力學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，還編寫了《礦山巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及實(shí)驗(yàn)報(bào)告》，用于更好的指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)的巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

近10年來(lái)，本校采礦工程專業(yè)任課教師在兩淮礦區(qū)開展了大量科研工作，包括巷道圍巖物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試、原巖應(yīng)力測(cè)試、采場(chǎng)礦壓監(jiān)測(cè)與巖層控制、礦井水害監(jiān)測(cè)與防治、巷道礦壓監(jiān)測(cè)與支護(hù)設(shè)計(jì)等，掌握了大量現(xiàn)場(chǎng)典型工程案例資料和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些科研工作與《礦山巖石力學(xué)》課程授課知識(shí)點(diǎn)密切相關(guān)，為《礦山巖石力學(xué)》課程工程案例建設(shè)提供基礎(chǔ)保障和工程資料。

四、典型案例建設(shè)內(nèi)容及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

結(jié)合《礦山巖石力學(xué)》課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，建設(shè)以下7個(gè)方面的18個(gè)典型工程案例，初步構(gòu)建了《礦山巖石力學(xué)》課程典型工程案例庫(kù)部分案例如下：

1.工程案例：淹井巷道圍巖物理力學(xué)性質(zhì)

礦井透水事故：安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)桃園煤礦于2013年2月3日在南三采區(qū)掘進(jìn)工作面發(fā)生底板透水事故。透水事故發(fā)生后，淮北礦業(yè)集團(tuán)、桃園煤礦立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，組織井下工人及時(shí)撤離，并全力搶險(xiǎn)救援，443名井下工人成功安全升井、1人失蹤。同時(shí)，省、市相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)立即趕赴現(xiàn)場(chǎng)，全力指揮救援。

桃園煤礦淹井后，井下巷道圍巖長(zhǎng)期被水浸泡，導(dǎo)致巷道圍巖強(qiáng)度降低，出現(xiàn)嚴(yán)重變形、坍塌。案例以此為工程背景，講述水對(duì)巖石物理力學(xué)性質(zhì)的影響，包括巖石的容重、孔隙度、水理性、透水性、流變等知識(shí)點(diǎn)；講述現(xiàn)場(chǎng)巖心取樣、標(biāo)準(zhǔn)巖樣加工與制作(包括取樣、加工設(shè)備、巖樣制備)，室內(nèi)巖石試樣的物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試(包括測(cè)試方法、數(shù)據(jù)分析及其物理意義)；依據(jù)室內(nèi)巖石破壞特征，講述巖石強(qiáng)度理論，包括巷道圍巖應(yīng)力、位移、流變特性及其監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)位置、監(jiān)測(cè)設(shè)備等。此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)為4個(gè)典型工程案例。

2.工程案例：巖體力學(xué)性質(zhì)測(cè)試

以望峰崗煤礦、潘三煤礦巖體力學(xué)性質(zhì)測(cè)試為工程背景案例，講述現(xiàn)場(chǎng)巖體力學(xué)性質(zhì)測(cè)試方法，區(qū)別巖石室內(nèi)力學(xué)性質(zhì)測(cè)試；通過(guò)巖體現(xiàn)場(chǎng)力學(xué)性質(zhì)測(cè)試結(jié)果，講述采場(chǎng)圍巖分類及其影響因素與評(píng)價(jià)方法。此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)為3個(gè)典型工程案例。

3.工程案例：原巖應(yīng)力測(cè)試

以桃園煤礦、口孜東煤礦原巖應(yīng)力測(cè)試為工程背景案例，講述原巖應(yīng)力測(cè)量、圍巖應(yīng)力測(cè)量及其工程應(yīng)用；原巖應(yīng)力測(cè)量包括測(cè)量意義、測(cè)點(diǎn)選取、測(cè)量方法及數(shù)據(jù)分析，圍巖應(yīng)力測(cè)量包括測(cè)量意義、測(cè)點(diǎn)選取、測(cè)量方法及數(shù)據(jù)分析；測(cè)量結(jié)果工程應(yīng)用，包括巷道布置、應(yīng)力、位移分布規(guī)律等。此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)為3個(gè)典型工程案例。

4.工程案例：傾斜采場(chǎng)圍巖控制

以桃園煤礦、望峰崗煤礦含斷層構(gòu)造的傾斜采場(chǎng)圍巖控制為工程背景案例，講述煤系地層結(jié)構(gòu)面傾角對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響及含結(jié)構(gòu)面巖體的強(qiáng)度理論；講述結(jié)構(gòu)面充填物對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響。此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)為2個(gè)典型工程案例。

5.工程案例：巷道圍巖控制

以孫疃煤礦巷道圍巖控制為工程背景案例，講述巷道斷面形狀對(duì)其應(yīng)力、位移分布的影響規(guī)律，探測(cè)巷道圍巖分區(qū)破環(huán)；依據(jù)應(yīng)力、位移分布，講述巷道支護(hù)設(shè)計(jì)與支護(hù)方式，包括錨桿、錨索設(shè)計(jì)參數(shù)及噴射混凝土等方法。此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)為2個(gè)典型工程案例。

6.工程案例：采場(chǎng)圍巖導(dǎo)水破壞裂隙探測(cè)

以桃園煤礦底板水害監(jiān)測(cè)及防治為工程背景案例，講述含斷層等構(gòu)造的采場(chǎng)圍巖導(dǎo)水破壞裂隙的探測(cè)方法與監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括并行網(wǎng)絡(luò)電法、瑞利波探測(cè)、超聲波探測(cè)等；依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)結(jié)果，制定承壓水上底板突水預(yù)測(cè)與防治措施及開采實(shí)踐。此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)為2個(gè)典型工程案例。

7.工程案例：相似模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析

以不同煤礦地質(zhì)條件的相似模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析為工程背景案例，講述相似模擬方法、相似材料配比、試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析；講述數(shù)值模擬方法、模擬軟件、模擬過(guò)程監(jiān)測(cè)與結(jié)果分析。此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)為2個(gè)典型工程案例。

五、典型工程案例教學(xué)實(shí)踐：以原巖應(yīng)力測(cè)試為例

(一)案例名稱：原巖應(yīng)力測(cè)試

(二)適用課程《礦山巖石力學(xué)》

摘要：隨著我國(guó)煤礦開采深度、開采強(qiáng)度的增大，以及深部地下工程的建設(shè)，地下巷道、峒室等構(gòu)建物及其圍巖的穩(wěn)定性受地下原巖應(yīng)力及次生應(yīng)力分布及其大小、方向的影響日益嚴(yán)重。采用現(xiàn)場(chǎng)原巖應(yīng)力測(cè)試工程案例，講述原巖應(yīng)力測(cè)試原理、方法及其工程實(shí)踐與應(yīng)用。

(三)教學(xué)目標(biāo)：掌握原巖應(yīng)力測(cè)試原理、方法及工程應(yīng)用。

(四)案例內(nèi)容：原巖應(yīng)力主要包括由于巖體自重引起的自重應(yīng)力和由于地質(zhì)構(gòu)造作用引起的構(gòu)造應(yīng)力，它與巖體性質(zhì)、埋深、構(gòu)造方向和裂隙程度、流變特性以及構(gòu)造形跡有關(guān)。此外，地形、褶皺、斷層、水壓力、熱應(yīng)力等因素也影響原巖應(yīng)力的狀態(tài)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工程而言，原巖應(yīng)力一般認(rèn)為是由自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力疊加而成，巖體工程的穩(wěn)定性主要考慮自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力的作用效果。

地下工程巖體開挖后，擾動(dòng)破壞了原巖自然平衡受力狀態(tài)，一定范圍內(nèi)的原巖應(yīng)力將發(fā)生變化，變化后的應(yīng)力將重新分布，形成次生應(yīng)力(也稱為二次應(yīng)力)。至今，還無(wú)法對(duì)原巖應(yīng)力進(jìn)行較為準(zhǔn)確的理論分析和計(jì)算，多數(shù)依靠現(xiàn)場(chǎng)原巖應(yīng)力的測(cè)量來(lái)建立地下工程巖體的初始應(yīng)力分布及受力狀態(tài)。原巖應(yīng)力待測(cè)定位置位于淮北礦業(yè)集團(tuán)某礦二水平。準(zhǔn)確掌握二水平的原巖應(yīng)力分布規(guī)律，摸清原巖應(yīng)力分布規(guī)律對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性的影響，將對(duì)巷道穩(wěn)定性控制，降低施工維護(hù)成本起到重要作用。原巖應(yīng)力分布規(guī)律實(shí)測(cè)研究主要包括以下兩部分內(nèi)容：根據(jù)對(duì)礦井地質(zhì)條件的初步調(diào)查和分析，選取原巖應(yīng)力測(cè)點(diǎn)；采用應(yīng)力解除法進(jìn)行原巖應(yīng)力測(cè)量，包括測(cè)量方法、測(cè)量設(shè)備和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析等。

1.工程地質(zhì)概況

某礦二水平煤巖層為傾向東的單斜構(gòu)造，巖層傾角為18°～25°，平均傾角為20°，地層綜合柱狀如圖1所示。根據(jù)三維地震資料，該采區(qū)內(nèi)共探測(cè)出7條斷層，落差在0～6 m范圍內(nèi)，其中部分?jǐn)鄬勇洳钶^大。根據(jù)施工情況發(fā)現(xiàn)疑似陷落柱，疑似陷落柱寬達(dá)80 m，主要巖性為砂巖。二水平巷道位于10煤底板，上距10煤法距為13.5 m，下距一灰最小法距為20 m。巷道施工期間，除受少量煤系地層砂巖裂隙水影響外，主要水害威脅來(lái)源于底板灰?guī)r水和疑似陷落柱導(dǎo)水，因疑似陷落柱切割了所有含水層(包括奧灰、太灰、煤系砂巖水層、四含)，使各含水層相互導(dǎo)通，但現(xiàn)在疑似陷落柱導(dǎo)水情況不明。

圖1 地層綜合柱狀圖

2.原巖應(yīng)力測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)原巖應(yīng)力測(cè)點(diǎn)選取、打鉆、空心包體安裝及應(yīng)力解除過(guò)程，如圖2所示。將KX-81型空心包體三軸應(yīng)變計(jì)安裝固定在鉆孔內(nèi)24小時(shí)后，用巖心套管對(duì)裝有空心包體的巖體進(jìn)行巖芯套取以便解除應(yīng)力，應(yīng)力解除過(guò)程中讀取空心包體的應(yīng)變數(shù)據(jù)，4個(gè)測(cè)點(diǎn)(1#孔、2#孔、3#孔和4#孔)的應(yīng)力解除過(guò)程曲線分別如圖3、4、5和6所示[9]。從應(yīng)力解除過(guò)程曲線來(lái)看，4個(gè)空心包體三軸應(yīng)變計(jì)上的三個(gè)應(yīng)變花均工作正常。

圖2 原巖應(yīng)力測(cè)試過(guò)程

圖3 1#孔應(yīng)力解除過(guò)程曲線

圖4 2#孔應(yīng)力解除過(guò)程曲線

圖5 3#孔應(yīng)力解除過(guò)程曲線

圖6 4#孔應(yīng)力解除過(guò)程曲線

3.測(cè)量結(jié)果及其分析

原巖應(yīng)力解除工作完成后，將套芯取得的裝有KX-81型空心包體三軸應(yīng)變計(jì)的巖樣進(jìn)行彈模率定試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)兩次加載和卸載循環(huán)試驗(yàn)，通過(guò)獲得巖石的彈模率定曲線，便可測(cè)得巖石的彈性模量和泊松比。本次測(cè)試獲得的該礦4個(gè)測(cè)點(diǎn)的巖石力學(xué)參數(shù)(彈性模量和泊松比)，如表1所示。

表1 巖芯力學(xué)參數(shù)

依據(jù)中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所研制的適應(yīng)于空心包體應(yīng)變計(jì)應(yīng)力解除法的專用數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)空心包體應(yīng)力解除過(guò)程中測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，計(jì)算獲得4個(gè)測(cè)點(diǎn)的原巖應(yīng)力分量，包括主應(yīng)力的大小和方向，如表2所示。

依據(jù)原巖應(yīng)力測(cè)量結(jié)果(表2)，可以獲得該礦二水平原巖應(yīng)力分布規(guī)律如下，同時(shí)可以繪制某礦二水平原巖應(yīng)力分布規(guī)律圖。

①軌運(yùn)聯(lián)巷1#測(cè)點(diǎn)原巖應(yīng)力(埋深923 m)最大主應(yīng)力為30.73 MPa，方位角為84.45°，最小主應(yīng)力大小為18.60MPa，方位角為174.85°，側(cè)壓系數(shù)約為1.39；軌道大巷2#測(cè)點(diǎn)原巖應(yīng)力(埋深924 m)最大主應(yīng)力為31.89 MPa，方位角為80.67°，最小主應(yīng)力為18.26 MPa，方位角為171.80°，側(cè)壓系數(shù)約為1.45；軌道大巷3#測(cè)點(diǎn)原巖應(yīng)力(埋深922 m)最大主應(yīng)力為31.16 MPa，方位角為78.15°，最小主應(yīng)力為17.59 MPa，方位角為167.69°，側(cè)壓系數(shù)約為1.42；皮帶大巷4#測(cè)點(diǎn)原巖應(yīng)力(埋深90 m)最大主應(yīng)力為30.36 MPa，方位角為82.89°，最小主應(yīng)力為19.92 MPa，方位角為171.43°，側(cè)壓系數(shù)約為1.41。

②最大主應(yīng)力方位角平均為81.54°，方向?yàn)樵诒睎|-南西向；最小主應(yīng)力方位角平均為171.44°，方向?yàn)樵诒蔽?南東向；最大主應(yīng)力傾角均值為5.19°，小于10°，表明該礦二水平最大主應(yīng)力為水平應(yīng)力；最小主應(yīng)力傾角均值為9.76°，小于10°，表明最小主應(yīng)力亦為水平應(yīng)力。

③最大主應(yīng)力是最小主應(yīng)力的1.58～1.84倍，這說(shuō)明該礦二水平水平應(yīng)力具有較強(qiáng)的方向性；另外，隨著埋深的增加，垂直應(yīng)力也隨之增大，中間主應(yīng)力與垂直應(yīng)力較為接近。

六、案例教學(xué)效果

采用《礦山巖石力學(xué)》課程中的《原巖應(yīng)力測(cè)試》案例教學(xué)，學(xué)生不僅掌握了原巖應(yīng)力測(cè)試的基本原理和測(cè)試方法，還將所學(xué)知識(shí)用于理解地下巷道、峒室等深部地下構(gòu)建物及其圍巖變形破壞的機(jī)理及次生應(yīng)力分布及其大小、方向?qū)Φ叵聵?gòu)建物的穩(wěn)定性影響規(guī)律，極大提高了采礦工程專業(yè)本科生學(xué)習(xí)《礦山巖石力學(xué)》課程的興趣，更好的將所學(xué)知識(shí)用于理解和解決實(shí)際的工程問(wèn)題，有效的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

近年來(lái)，學(xué)生普遍對(duì)該課程案例教學(xué)效果反映良好，相關(guān)任課教師教學(xué)評(píng)價(jià)優(yōu)秀。通過(guò)該課程學(xué)習(xí)，加強(qiáng)和拓展采礦工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和聯(lián)系工程實(shí)際應(yīng)用能力，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，畢業(yè)生受到用人單位的充分肯定。從近三年學(xué)生的200份問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，可以看出：

(1)“教學(xué)認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)格要求學(xué)生”評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)占95.2%，良占3.6%，中占1.2%；

(2)“注意教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，突出重點(diǎn)，抓住重難點(diǎn)”評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)占86.1%，良占12.4%，中占1.5%；

(3)“注意改進(jìn)教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生思維”評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)占93.8%，良占4.8%，中占1.4%；

(4)“文字表達(dá)準(zhǔn)確，條理清楚”評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)占88.2%，良占10.2%，中占1.6%；

(5)“實(shí)踐教學(xué)目的和效果”評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)占94.6%，良占4.2%，中占1.2%；

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)占91.58%，良占704%，中占1.38%。

《礦山巖石力學(xué)》課程在原有基礎(chǔ)上，不斷完善課程體系，創(chuàng)新教學(xué)方法，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。以工程案例為主線，在教學(xué)內(nèi)容方面強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，著重“三基”，即基本理論、基本知識(shí)和基本方法的教育，構(gòu)建學(xué)生終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)；在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面重視巖石工程設(shè)計(jì)構(gòu)思、創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)技能的培養(yǎng)。將真實(shí)情境下解決具體問(wèn)題的工程案例與《礦山巖石力學(xué)》相關(guān)知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的案例庫(kù)教學(xué)模式，讓枯燥難理解的理論變成活生生的工程案例?！兜V山巖石力學(xué)》采用案例教學(xué)后，課堂氛圍更活躍了，主動(dòng)發(fā)言、問(wèn)問(wèn)題的學(xué)生增多了，期末考試平均成績(jī)較以往提高了5分左右，不及格學(xué)生人數(shù)由原來(lái)的一個(gè)班5人左右減少到現(xiàn)在的2人左右。同時(shí)，學(xué)生的課堂出勤率達(dá)到了100%，也更加喜歡上《礦山巖石力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課了。采用工程案例教學(xué)，有現(xiàn)場(chǎng)圖片，有研究過(guò)程，有實(shí)施效果，學(xué)以致用，增加了學(xué)生對(duì)《礦山巖石力學(xué)》知識(shí)點(diǎn)的理解程度，極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的教學(xué)效果，更容易實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)達(dá)成度。

七、結(jié)論

《礦山巖石力學(xué)》課程是高等學(xué)校采礦工程專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)核心課程，該課程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，重視基本理論、基本知識(shí)和基本方法的教學(xué)，以及巖石工程設(shè)計(jì)構(gòu)思、創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)技能的培養(yǎng)。在《礦山巖石力學(xué)》課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感到困難，對(duì)該課程缺乏興趣，學(xué)習(xí)敷衍了事，對(duì)基本理論內(nèi)涵理解膚淺，不能學(xué)以致用，只會(huì)機(jī)械套用現(xiàn)有公式和理論，缺乏工程應(yīng)用，創(chuàng)新性應(yīng)用更是無(wú)從談起。

為此，基于工程案例教學(xué)方法，將真實(shí)情境下解決具體問(wèn)題的工程案例與《礦山巖石力學(xué)》課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，構(gòu)建《礦山巖石力學(xué)》典型案例庫(kù)，并進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。采用典型工程案例講授《礦山巖石力學(xué)》相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，教學(xué)效果較好，更容易實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)達(dá)成度，典型工程案例能極大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《礦山巖石力學(xué)》課程的興趣，很好引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)用于理解和解決實(shí)際的工程問(wèn)題，能有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。今后仍需深入探究《礦山巖石力學(xué)》工程案例教學(xué)方法，使得工程案例更好的融入該課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理論教學(xué)，處理好工程與課堂知識(shí)點(diǎn)的銜接過(guò)渡問(wèn)題，并注意根據(jù)學(xué)科發(fā)展和工程現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)現(xiàn)有教學(xué)工程案例進(jìn)一步優(yōu)化、整理、調(diào)整，定期更新工程案例庫(kù)。