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土建类专业爆破工程教学内容体系探讨

发布时间:2015/10/2 10:54:38   阅读:

一、教学目标

爆破法施工因其经济、高效、快速等特点,成为岩体等各类工程建设的主要方法,广泛应用于隧道、矿山、路堑边坡、基坑等工程,对国民经济建设起着积极促进作用。爆破工程是安徽理工大学土建类矿山建设、岩土工程、城市地下空间工程以及道路与桥梁工程四个方向的专业必选课;旨在通过课程的学习,学生能够了解爆破工程的发展历史,掌握基本的理论与方法,具备独立进行一般爆破工程设计与施工的能力。教学大纲规定该课程为32个学时(其中,教学30个学时,考试2个学时),通过课程的学习,要求学生能够熟练掌握常用的起爆方法、爆破破岩机理、露天爆破技术、地下工程爆破技术、拆除爆破原理与方法以及爆破安全技术措施;能够进行一般岩土爆破、井巷掘进爆破和隧道施工爆破设计,以及烟囱、水塔等拆除爆破设计。

二、存在的问题

(一)内容多、学时少

目前,主要的《爆破工程》教材主要内容为:绪论、炸药理论、爆破器材与起爆技术、岩土中爆炸的基本理论、地下工程爆破、露天工程爆破、拆除爆破技术、钻孔方法和钻孔机具、爆破安全。显然,在教学大纲规定的32个学时内,无法讲授全部内容,造成后面章节(多为钻孔方法和钻孔机具、爆破安全)没有时间讲授。而爆破安全是爆破施工中尤为重要的环节,特别是现在城市复杂环境下的爆破是难点。

(二)教学内容

土建类专业主要是利用炸药爆炸破岩,解决实际工程问题。教材中存在一些理论性较强、脱离工程实践的内容,教师讲授时不可能都做到生动形象,使学生们缺乏兴趣。例如:在各版本教材中,炸药理论均占有一定的篇幅。实际工程中,较多使用的是水胶炸药和乳化炸药系列,选择余地小。因此,此类纯理论的内容可少讲或不讲,如炸药热化学参数的具体计算、炸药的爆轰等。而工程实际密切的内容可以多讲,如露天岩土爆破、隧道施工爆破等。

(三)教学方法

教学方法是提高教学质量的重要手段,广泛使用的多媒体教学与板书相结合已不能完全满足教学要求。至于实验课,爆破工程因其材料的特殊性,实验难以实现每个环节人人参与;而只能做一些简单、危险性小的实验,如霍金逊效应、爆破漏斗实验,其他的难以实现。

(四)爆破安全教育重视不足

爆破安全包括爆破工程的安全实施和爆破作用有害效应对周围环境的影响两部分。由于学时、重视不足等原因,在教学时此方面内容较少涉及。加强爆破安全教育的重要性如下:

1.爆破工程事故层出不穷,每次都造成较大的人员伤亡和财产损失,为爆破行业带来了负面效应,也增加了人们对爆破的恐惧心理,不利于爆破施工企业与爆区周围居民的协调。爆破工程事故主要有:爆破器材使用不当引起的事故、爆破施工过程管理不善造成的事故和爆破有害效应引起的事故。

2.爆破有害效应的控制或消除需要掌握其致灾原理、控制机理和方法。如爆破震动,作为最常见的爆破有害效应,在城市内各种爆破时要求尤为严格,因为稍有不慎,过强的爆破震动会造成周围建(构)筑物开裂、倒塌,地下管线爆裂等严重灾害。爆破震动的控制要求掌握爆破地震波的传播规律,爆破震动的监测与分析等知识。在以地铁为代表的城市地下工程中,爆破有害效应的控制有着前所未有的重要。

三、教学内容体系改革

(一)矿山建设方向矿山建设方向学生毕业后的主要就业岗位为各类矿山开采、井巷工程掘进施工、边坡工程施工等,因此,其教学内容主要为以下几个方面:

1.爆破工程的基础理论,包括炸药基本理论、工业炸药、起爆器材与起爆方法、爆破破岩机理等。重点是起爆方法(电雷管、导爆索、导爆管等)中的各种起爆网络和光面爆破、预裂爆破。

2.露天爆破,包括露天浅孔爆破、露天深孔爆破和硐室爆破等。主要讲授露天台阶爆破和硐室爆破,并结合煤矿露天开采爆破实例,如神华集团黑岱沟露天矿。

3.地下工程爆破,包括井巷掘进爆破、隧道掘进爆破和地下采矿爆破。以井筒和巷道掘进爆破、地下采矿爆破为主。

4.拆除爆破,包括烟囱、水塔等高耸构筑物的拆除爆破,高大建筑物如各种楼房的拆除爆破,以及基础、桥梁、冷却塔等建(构)筑物的拆除爆破。

5.爆破安全与管理,包括爆破安全管理,拒爆的处理,爆破工程事故案例(包含爆破器材、早爆和拒爆事故、爆破施工和爆破有害效应等不同原因的事故案例),爆破有害效应的形成机理与控制,爆破对环境的影响与控制等,如爆破震动监测与分析,爆破损伤测等。

(二)岩土工程与城市地下空间工程方向这两个专业方向的毕业生主要从事(地铁)隧道工程、岩土工程方面的工作,除了爆破工程的基础理论,主要教学内容还包括:

1.露天爆破,包括露天浅孔爆破、露天深孔爆破、定向断裂控制爆破以及基于光面爆破的护壁爆破技术等。以露天台阶爆破为主,案例如闹市区深大基坑开挖爆破,沟渠爆破开挖等。

2.地下工程爆破,包括井巷掘进爆破、隧道掘进爆破和地下采矿爆破。以隧道掘进爆破为主,结合隧道掘进施工、桩井爆破施工等工程案例。

3.拆除爆破,包括烟囱、水塔等高耸构筑物的拆除爆破,高大建筑物如各种楼房的拆除爆破,以及基础、桥梁、冷却塔等建(构)筑物的拆除爆破。

4.特殊控制爆破,主要包括特殊环境爆破施工(含瓦斯区域,临近特殊物体如油库和天然气库、输油输气管道旁边的控制爆破,危岩体处理爆破等),爆炸挤淤,冻土爆破,爆炸处理软基,爆炸成型和爆炸焊接,爆破成井,水压爆破,静态破碎等。

5.爆破安全与管理,主要包括爆破安全管理、安全评价,拒爆的处理,城镇及复杂环境岩土爆破中的安全技术,爆破工程事故案例,爆破有害效应控制等。

(三)道路与桥梁工程方向

该专业方向学生毕业后主要从事交通工程如公路、铁路、隧道等方面的工作,其中,路堑开挖、桥梁桩基、隧道等都涉及爆破工程。除了爆破工程的基础理论,主要教学内容还包括:

1.露天爆破,主要有路堑开挖爆破,如台阶爆破、光面爆破,预裂爆破,硐室爆破,采石爆破,危(旧)桥梁拆除爆破等。

2.地下工程爆破,包括井巷掘进爆破、隧道掘进爆破。以隧道掘进爆破、桥梁桩井开挖爆破为主。

3.特殊控制爆破,主要包括特殊环境爆破施工(含瓦斯区域,临近特殊物体如油库和天然气库、输油输气管道旁边的控制爆破,危岩体处理爆破等),爆炸挤淤,冻土爆破,爆炸处理软基,爆破成井,水压爆破,静态破碎等。

4.爆破安全与管理,各类交通工程建设过程中,可能有部分爆破工程周围存在人口密集的居住区或重要的建(构)筑物,故在此类工程进行时,同样要加强爆破安全管理,进行爆破有害效应如爆破震动、飞石、冲击波等的监测与控制。因此,进行爆破安全与管理方面的教育是十分必要的。在针对专业方向改革教学内容的同时,教学过程中要充分利用多媒体教学信息量大的特点,结合科研和实际工程进行讲授,通过录像和照片对实际工程爆破进行剖析,以大大提高学生学习兴趣,进而改变教学过程由教师单方灌输为学生主动探索学习,这更有利于学生理解和掌握专业知识,并进行爆破方案和参数的设计。

四、结语

通过爆破工程课程教学内容体改改革,提高了学生对本专业方向爆破技术应用的理解和掌握,安徽理工大学爆破工程于2009年被批准为省级精品课程。在精品课程建设项目的资助下,我们不断对爆破工程课程教学内容体系进行改进、优化和完善,为学生毕业后的爆破工程设计、施工和管理打下良好的基础,取得了良好的教学效果。

作者:汪海波 宗琦 徐颖 单位:安徽理工大学 土木建筑学院

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