《矿井热害防治与利用》课程教学大纲

《矿井热害防治与利用》课程教学大纲课程名称：矿井热害防治与利用PreventionandUtilizationofMineHeatDamage课程编号：021060200课程性质：□必修选修课程类别：□通识课程专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程课程学时：总学时32，其中理论28、实验4课程学分：2应开课学期：第五学期先修课程：地质学基础、工程热力学、传热学、流体力学、岩体力学、地热开发理论与技术任课学院、系部：能源科学与工程学院新能源科学与工程系一、课程简介《矿井热害防治与利用》是新能源科学与工程专业的一门专业课程，课程性质为选修。本课程基于灾害治理与资源利用双重目的，以矿井热害防治为根本，兼顾矿井热能利用，系统讲授矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径，主要包括：矿井热害防治理论与技术发展现状、矿井主要热源分析、矿井气候参数与传热基本原理、矿井热环境的评估、矿井风流热湿计算、矿井冷负荷计算、矿井制冷降温技术、井下主要热害地点制冷降温技术工艺和国内外热害矿井降温实例等内容。本课程的任务是使学生掌握矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径，初步具备进行矿井热害防治与利用相关设计、研发和管理的能力。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：通过本课程的学习，使学生掌握矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径，了解矿井热害防治与利用技术的最新研究成果及发展方向，并初步具备进行矿井热害防治与利用相关设计、研发和管理的能力，为今后从事矿井热害防治与利用领域的工程设计、设备研发、技术管理以及科学研究奠定坚实基础。课程目标1：掌握矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径；融入科学发展观、安全发展观、使命担当等思政元素。课程目标2：了解矿井热害防治与利用技术的最新研究成果及发展方向，掌握井下主要热害地点制冷降温技术工艺，初步具备进行矿井热害防治与利用相关设计、研发和管理的能力；融入工匠精神、敬业精神、科学精神等思政元素。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求1．掌握矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径；融入科学发展观、安全发展观、使命担当等思政元素。毕业要求1：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决新能源勘查、开发与综合利用中的工程问题，具备工程科学思维和工程管理意识。2．了解矿井热害防治与利用技术的最新研究成果及发展方向，掌握井下主要热害地点制冷降温技术工艺，初步具备进行矿井热害防治与利用相关设计、研发和管理的能力；融入工匠精神、敬业精神、科学精神等思政元素。毕业要求4：研究：能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.概述知识点1.1：矿井热害的类型及危害；知识点1.2：矿井热害防治理论与技术研究现状；知识点1.3：矿井热害防治亟待解决的问题和发展趋势。2课程目标12.矿井主要热源分析知识点2.1：地表大气状态变化；知识点2.2：空气自压缩温升；知识点2.3：井巷围岩传热；知识点2.4：机电设备放热；知识点2.5：运输中煤炭及矸石放热；知识点2.6：热水放热；知识点2.7：其他热源。2课程目标13.矿井气候参数与传热基本原理知识点3.1：矿井气候参数；知识点3.2：传热基本原理。24课程目标14.矿井热环境的评估知识点4.1：矿井热害防治规程与标准；知识点4.2：热环境对人的影响；知识点4.3：矿井热环境评估指标；知识点4.4：矿井热环境的模糊综合评价。2课程目标15.矿井风流热湿计算知识点5.1：矿井空气；知识点5.2：井筒内与井底车场风流热湿交换；知识点5.3：矿井巷道风流热湿交换；知识点5.4：采掘工作面风流热湿交换；知识点5.5：矿井风流热湿交换系数的测定计算；知识点5.6：矿井风温预测；知识点5.7：矿井通风极限开采深度的确定。6课程目标16.矿井冷负荷计算知识点6.1：矿井冷负荷计算原理；知识点6.2：基于制冷站的冷负荷计算；知识点6.3：采掘工作面冷负荷计算；知识点6.4：回采工作面降温风量与冷量的优搭配与计算。2课程目标17.矿井制冷降温技术知识点7.1：矿井非机械制冷降温技术措施；知识点7.2：矿井机械制冷基本原理；知识点7.3：矿井机械制冷降温系统类型与设计。4课程目标28.井下主要热害地点制冷降温技术工艺知识点8.1：制冷降温技术工艺确定原则；知识点8.2：高温工作面热源分布及散热量测定计算；知识点8.3：回采工作面制冷降温技术工艺；知识点8.4：掘进工作面制冷降温技术工艺；知识点8.5：机电硐室制冷降温技术工艺；知识点8.6：局部机械制冷降温技术工艺；知识点8.7：矿井机械制冷降温系统技术特征与工况。6课程目标29.国内外热害矿井降温实例知识点9.1：国外典型热害矿井降温实例；知识点9.2：国内典型热害矿井降温实例。2课程目标2合计=SUM(ABOVE)28=SUM(ABOVE)4（二）课堂实验教学内容及要求序号项目名称内容、要求学时实验/实践类别实验/实践类型每组人数必做/选做课程目标1矿井气候条件测定1.空气温度、湿度测定；2.空气密度测定；3.卡他度测定。2专业操作型6必做课程目标12综合传热实验1.测定光滑直圆管套管式换热器管内外传热膜系数和总传热系数；2.对比同一光滑直管，普通型和加强型管内外传热膜系数和总传热系数；3.对比等传热面积下间壁式套管、加强型缠绕列管和板式换热器的总传热系数，分析各自优缺点。2专业演示型20必做课程目标1基本要求按时参加实验，积极动手操作；服从实验指导老师安排；认真撰写实验报告，实验成绩计入过程成绩。注：实验/实践类别：专业、上机等实验/实践类型：操作型、验证型、演示型、综合型等。四、本课程与其他课程的联系本课程的先修课程为“地质学基础”、“工程热力学”、“传热学”、“流体力学”、“岩体力学”和“地热开发理论与技术”，使学生掌握矿井地质、热量传递、流体力学、岩体力学和地热开发等方面的基础知识。本课程重点讲授矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径，为后续课程学习、实习、课程设计和毕业设计奠定坚实基础。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材辛嵩.矿井热害防治[M].北京：煤炭工业出版社，2011.（二）其他教学资源苗德俊.热害矿井除湿降温技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2020.范剑辉，魏宗武.高温矿井风流热湿交换与热害控制[M].北京：电子工业出版社，2018.中国大学MOOC：矿井通风，/spoc/course/HPU-1465049165?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_六、教学方法与学习建议授课方式：本课程秉承“以学生为中心、以产出为导向”的OBE教育理念，以课堂讲授为主，综合使用云班课、钉钉群等现代化工具，穿插使用参考学习成绩与教学方法认同度的合作学习小组组建方法、基于云班课的课前准备方法、基于PDCA循环的应用导向型-翻转课堂式教学方法以及基于钉钉群直播的课后跟踪辅导方法，最终形成线上下协同、多平台协作、“课前-课中-课后”全程覆盖的一体化教学方法。通过翻转课堂、案例教学、专题讨论以及课后作业等关键环节，构建“线上下协同夯实理论基础、翻转课堂增进理解与交流、案例教学提高应用能力、专题讨论激发创新思维、评价反馈促进师生改进”的多元化教学模式。重点：矿井热环境的评估、矿井风流热湿计算、矿井冷负荷计算、矿井制冷降温技术、井下主要热害地点制冷降温技术工艺。难点：矿井风流热湿计算、井下主要热害地点制冷降温技术工艺。后续自主学习建议：围绕课程所学，经常检索相关报道和文献，持续关注矿井热害防治理论与技术的发展动态，了解最新科研进展。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核本课程成绩评定包括平时考核（平时到课率统计）、过程考核（随堂问答、课堂测验、课后作业和实验报告）和终结性评价（期末考试）三部分，其中平时成绩占课程总成绩的10％，过程成绩占课程总成绩的30％，终结性评价成绩占课程总成绩的60％。具体要求及评分方法如下：平时成绩：出勤成绩采用扣分制，每缺勤一次扣平时成绩1分，每迟到或早退一次扣平时成绩0.5分，无故旷课4次以上者取消本次课程成绩；占总成绩的10%。过程成绩：课堂测验、课后作业和实验报告要求学生必须独立完成，未按时提交作业或作业有抄袭（雷同）现象的，该次作业成绩按零分计；占总成绩的30%。终结性评价：形式为闭卷考试，其成绩占总成绩的60%。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1．掌握矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径；融入科学发展观、安全发展观、使命担当等思政元素。1.概述2.矿井主要热源分析3.矿井气候参数与传热基本原理4.矿井热环境的评估5.矿井风流热湿计算6.矿井冷负荷计算考核知识点：矿井热害的类型及危害；矿井热害防治亟待解决的问题和发展趋势；矿井热源分类；矿井气候参数；矿井热环境评估指标；矿井风流热湿交换系数的测定计算；矿井风温预测；矿井通风极限开采深度的确定；采掘工作面冷负荷计算。考核要求：掌握矿井热害防治的基本原理、基本方法和矿井热能利用的基本方式、基本途径。2．了解矿井热害防治与利用技术的最新研究成果及发展方向，掌握井下主要热害地点制冷降温技术工艺，初步具备进行矿井热害防治与利用相关设计、研发和管理的能力；融入工匠精神、敬业精神、科学精神等思政元素。7.矿井