CN102810281A - 采矿工程教具模型 - Google Patents
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Abstract
一种采矿工程教具模型，属于采矿工程教学与培训领域。其特征在于是一种在原有大型整体采矿工程模型的基础上，根据采矿工程的工程特征及模型组合特点，进行合理拆分和组合，将各工程拆分成基本工程块和辅助块，每个基本工程块均代表着不同的采矿工程，辅助块包括连接块、支撑块和通风设施块。基本工程块通过连接块连接成复杂工程，通过支撑块形成三维空间模型，通过通风设施块构成完整的矿井通风系统。采矿工程课堂教学和模型课教学中配合使用采矿工程教具模型，便于采矿工程空间形态与二维工程图形结合，提高授课效果。同时，学生课后使用采矿工程教具模型可以深化采矿工程空间概念，提高二维工程图形的读图能力和空间想像能力。
Description
采矿工程教具模型
技术领域
[0001] 本发明采矿工程教具模型，属于采矿工程教学与培训领域。具体涉及在原有大型整体采矿工程模型的基础上，根据采矿工程的特征及模型组合特点，进行合理拆分和组合，开发ー种小型形象化组合式教具模型。通过该教具实现由基本工程块组合成単位工程模型，由基本工程块和单位工程模型组合成单项工程模型，由基本工程块、単位工程模型和单项工程模型组合成矿井工程模型，以及三维矿井组合模型与标准ニ维平、剖面图形的对应关系，将采矿工程教学模型引入课堂，使传统采矿工程教学与培训转化为互动性强的综合教学形式，強化学生的动手能力和三维空间概念，为后续课程的学习和采矿工程空间概念的形成奠定基础。
背景技术 [0002] 随着工业的进步和各项技术的发展，采矿工程教学与培训的内容和形式在发生着巨大的变化。上世纪九十年代前，采矿工程教学与培训一般采用板书课堂授课和模型室(一般三维形态模型）授课相结合的形式，整个教学过程配以生产实习，学生对采矿工程知识的掌握存在一定的困难；上世纪九十年代后至本世纪初，采矿工程教学与培训一般采用多媒体课堂授课和模型室(声光电三维形态整体模型）授课相结合的形式，整个教学过程配以生产实习，学生对采矿工程知识的掌握变得直观容易些。但是，传统的教学方法中无法将采矿工程模型搬上讲台，无法从根本上解决课堂教学中学生难以建立采矿工程空间概念的最大问题，特别是对于部分三维空间概念较差的学生，整个教学过程的难度很大，并且影响着教学效果。特别是在新时期，学生多为独生子女，实践和动手能力普遍较差，而现场实习教学往往由于经费不足等因素，实践时间短，达不到预期教学效果，制约了学生采矿工程空间概念的形成和专业知识的掌握，影响着采矿高级工程技术人才的培养。因此，采矿工程教具模型的开发对于采矿工程教学与培训具有重要的现实意义。
发明内容
[0003] 本发明采矿工程教具模型目的在于：针对采矿工程教学与培训存在的问题，通过对采矿工程的合理拆分和组合，发明ー种寓教于乐的形象化采矿工程教具模型。在教学过程中，该教具与课堂多媒体教学和大型整体模型课教学相接合，使学生快速形成采矿工程空间概念，为课程学习和后续专业知识的掌握提供基础准备。
[0004] 本发明ー种采矿工程教具模型，其特征在于在原有大型整体采矿工程模型的基础上，根据采矿工程的工程特征及模型组合特点，进行合理拆分，开发ー种寓教于乐的小型形象化、组合式教具模型，配合大型整体采矿工程模型进行教学，经过合理拆分，教具模型拆分成基本工程块和辅助块，其中：每个基本工程块均代表着不同的采矿工程，辅助块包括连接块、支撑块和通风设施块，
基本工程块包括：
I ·开拓工程块立井井筒连接块、立井井筒标准块、斜井井筒与上山块、风井石门连接块、副井马头门块、主井装载硐室块、水仓块、中央变电所块、水泵房块、井底煤仓块、开拓巷道连接块、运输大巷与井底煤仓连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面45°左分叉连接块、开拓巷道平面45°右分叉连接块、开拓巷道平面45°弯曲块、开拓巷道平面90°弯曲块、开拓巷道平面丁字连接块、开拓巷道平面直角连接块和开拓巷道平面45°双向分叉连接块开拓工程块；
II准备工程块
准备巷道连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道右丁字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道左丁字连接块、水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块、倾斜准备巷道与倾斜准备巷道倒丁字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道连接块、采区煤仓块、采区绞车房块、倾斜巷道分叉即叉巷变为水平块、傾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接块、准备巷道 标准块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、采区上山与采区煤仓连接块、大巷与倾斜顺槽十字连接块、大巷与倾斜顺槽丁字连接块、准备巷道平面丁字连接块、准备巷道平面直角连接块、准备巷道平面45°弯曲块、准备巷道平面90°弯曲块、傾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接并向左侧分叉和叉巷变为水平块准备工程块；
III .回采工程块
顺槽连接块、顺槽标准块、顺槽平面45°逆向弯曲块、顺槽平面45°顺向弯曲块、顺槽平面45°双向分叉弯曲块、水平运输顺槽与煤仓连接块、水平回风顺槽与倾斜联络巷连接块、水平运输顺槽与倾斜联络巷连接块、倾斜运输顺槽与水平联络巷连接块、倾斜回风顺槽与水平联络巷连接块、运输顺槽斜面与平面连接块、水平准备巷道与水平顺槽垂直连接块、水平顺槽与水平准备巷道垂直连接块、工作面连接块、走向长壁工作面运输顺槽与工作面连接块、长壁工作面块、走向长壁工作面回风顺槽与工作面连接块、倾斜长壁工作面回风顺槽与工作面连接块、倾斜长壁工作面运输顺槽和工作面连接块；
辅助块包括：连接块、支撑块和通风设施块，其中通风设施块包括有：风门、调节风窗和密闭块。
[0005] 上述的采矿工程教具模型的组合方法，其特征在于由采矿工程块和连接块通过卯榫相互连接，由基本工程块和连接块连接成単位工程模型，基本工程块、単位工程模型和连接块连接成单项工程模型，基本工程块、単位工程模型、单项工程模型和连接块及支撑块连接成矿井工程模型，矿井工程模型和通风设施块连接构成完整的矿井通风系统，通过三维组合模型向水平面和垂直面的投影实现由三维模型向ニ维平和剖图形的转化，具体步骤为：
I、通过立井井筒块、连接块、装载硐室块和井底煤仓块拼接形成主立井井筒系统模型，通过立井井筒块、连接块和立井马头门块拼接形成副立井井筒系统模型，通过立井井筒块、连接块和风井石门连接块拼接形成回风立井井筒模型；
II通过开拓巷道连接块、运输大巷与井底煤仓连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面45°左分叉连接块、开拓巷道平面45°右分叉连接块、开拓巷道平面45°弯曲块、开拓巷道平面90°弯曲块和开拓巷道平面45°双向分叉连接块拼接形成井底车场、主要石门及运输大巷模型，通过开拓巷道连接块、开拓巷道平面丁字连接块、开拓巷道平面直角连接块和开拓巷道标准块拼接形成回风石门及回风大巷模型；
III、通过开拓巷道连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面45°右分叉连接块、准备巷道连接块、采区煤仓块、准备巷道标准块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、采区上山与采区煤仓连接块、准备巷道平面丁字连接块、准备巷道平面直角连接块、准备巷道平面45°弯曲块和准备巷道平面90°弯曲块拼接形成采区下部车场组合模型；
IV、通过倾斜准备巷道与水平准备巷道右丁字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道左丁字连接块和调节风门块拼接形成采区变电所组合模型；
V、通过开拓巷道平面直角连接块、准备巷道连接块、采区绞车房块、倾斜巷道分叉即叉巷变为水平块、准备巷道标准块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、准备巷道平面丁字 连接块、准备巷道平面直角连接块、顺槽连接块、顺槽标准块、顺槽平面45°逆向弯曲块、顺槽平面45°顺向弯曲块、顺槽平面45°双向分叉弯曲块、水平顺槽与水平准备巷道垂直连接块、风门和调节风门拼接形成采区上部车场组合模型；
τ I通过准备巷道连接块、准备巷道标准块、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接并向左侧分叉（叉巷变为水平）块、顺槽连接块、顺槽标准块、顺槽平面45°逆向弯曲块、顺槽平面45°顺向弯曲块、顺槽平面45°双向分叉弯曲块和调节风门拼接形成采区中部车场组合模型；
/II、通过顺槽连接块、顺槽标准块、水平回风顺槽与倾斜联络巷连接块、水平运输顺槽与倾斜联络巷连接块、密闭、工作面连接块、走向长壁工作面运输顺槽与工作面连接块、长壁工作面块和走向长壁工作面回风顺槽与工作面连接块拼接形成走向长壁回采工作面组合模型；
VIII、通过开拓巷道连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面丁字连接块、采区煤仓块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、准备巷道平面直角连接块、顺槽连接块、水平运输顺槽与煤仓连接块和运输顺槽斜面与平面连接块拼接形成倾斜长壁开采进风行人斜巷及煤仓组合模型；
I:·:、通过水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块、准备巷道平面丁字连接块和调节风门拼接形成倾斜长壁开采采区变电所组合模型；
X、通过开拓巷道连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面丁字连接块、采区煤仓块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、准备巷道平面直角连接块、顺槽连接块、水平运输顺槽与煤仓连接块、运输顺槽斜面与平面连接块、水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块、顺槽连接块、顺槽标准块、大巷与倾斜顺槽十字连接块和大巷与倾斜顺槽丁字连接块拼接形成倾斜长壁开采顺槽与大巷连接关系组合模型；
H、通过顺槽连接块、顺槽标准块、倾斜运输顺槽与水平联络巷连接块、倾斜回风顺槽与水平联络巷连接块、密闭、工作面连接块、长壁工作面块、倾斜长壁工作面回风顺槽与エ作面连接块和倾斜长壁工作面运输顺槽与工作面连接块拼接形成倾斜长壁回采工作面组合模型；
XII、通过基本采矿工程块、连接块和上述的几部分模型拼接形成采矿工程全矿井模型，利用支撑块支撑形成完整的可供从不同方位观察的三维矿井模型。
[0006] 上述的采矿工程教具模型与ニ维图形的对比方法，其特征在于是通过对拼接的三维矿井模型向水平面和垂直面的投影，与其对应的标准采矿工程平面图和剖面图对照观看，使学生牢固掌握三维矿井模型与其对应的ニ维平面图和剖面图对应投影关系，掌握矿井模型的三维空间形态，掌握平面图和剖面图的绘制过程和相互关系。
[0007] 上述的采矿工程教具模型的选材和加工方法，其特征在于是：
I教具材料选择 采矿工程教具模型材料选择范围较宽，主要考虑加工方便、重量轻、刚性好即可，一般可供选择的材料有：塑料、木材或轻型铝合金金属材料，由于工程塑料加工方便、刚性好、重量轻，所以制作采矿工程积木化教具更为合适，如果手工加工，选择木材或普通的塑料。
[0008] II、教具加工方法
教具根据材料和批量不同，加工方法不同，材料为木材或普通塑料的单件教具，可以采用普通钻、锯、刨、磨等エ艺方法加工，材料为工程塑料的批量教具或采用模具压制加工。
[0009] 本发明采矿工程教具模型的优点：
(I)利用教具模型教学，教师授课形象生动，互动性强，寓教于乐，有利于活跃教学气氛，提高教学效率。
[0010] (2)利用教具模型，学生可以亲自动手组装采矿工程模型，在实践中学习，有助于采矿空间概念的形成，提高学习的主动性和积极性，锻炼了ニ维工程图形的读图能力和空间想像能力。
[0011] (3)采矿工程教具模型组装、拆卸方便灵活，便于携带，课内和课外均可以使用，丰富了采矿工程教学手段。
附图说明
[0012] 图I.井筒工程块三维图
图中标号为：1.立井井筒连接块2.立井井筒标准块3.风井石门连接块4.副井马头门块5.主井装载硐室块6.井底煤仓块图2.井底车场及大巷工程块三维图
图中标号为：7.开拓巷道连接块8.运输大巷与井底煤仓连接块9.运输大巷与采区煤仓连接块10.开拓巷道标准块11.开拓巷道平面45°左分叉连接块12.开拓巷道平面45°右分叉连接块13.开拓巷道平面45°弯曲块14.开拓巷道平面90°弯曲块15.开拓巷道平面丁字连接块16.开拓巷道平面直角连接块17.开拓巷道平面45°双向分叉连接块
图3.采区准备巷道工程块三维图
图中标号为：18.准备巷道连接块 19.倾斜准备巷道与水平准备巷道右丁字连接块20.倾斜准备巷道与水平准备巷道左丁字连接块 21.水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块22.倾斜准备巷道与倾斜准备巷道倒丁字连接块23.倾斜准备巷道与水平准备巷道连接块24.采区煤仓块25.采区绞车房块26.倾斜巷道分叉（叉巷变为水平）块27.倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接块28.准备巷道标准块29.准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块30.准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块31.采区上山与采区煤仓连接块32.大巷与倾斜顺槽十字连接块33.大巷与倾斜顺槽丁字连接块34.准备巷道平面丁字连接块35.准备巷道平面直角连接块36.准备巷道平面45°弯曲块37.准备巷道平面90°弯曲块38.倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接并向左侧分叉（叉巷变为水平）块
图4.回采巷道连接工程块三维图
图中标号为：39.顺槽连接块40.顺槽标准块41.顺槽平面45°逆向弯曲块42.顺槽平面45°顺向弯曲块43.顺槽平面45°双向分叉弯曲块44.水平运输顺槽与煤仓连接块45.水平回风顺槽与倾斜联络巷连接块46.水平运输顺槽与倾斜联络巷连接块47.倾斜运输顺槽与水平联络巷连接块48.倾斜回风顺槽与水平联络巷连接块49.运 输顺槽斜面与平面连接块50.水平准备巷道与水平顺槽垂直连接块51.水平顺槽与水平准备巷道垂直连接块
图5.回采巷道及工作面工程块三维图
图中标号为：52.工作面连接块 53.走向长壁工作面运输顺槽与工作面连接块54.长壁工作面块 55.走向长壁工作面回风顺槽与工作面连接块 56.倾斜长壁工作面回风顺槽与工作面连接块57.倾斜长壁工作面运输顺槽与工作面连接块图6.通风设施工程块三维图图中标号为=58.密闭59.风门60.调节风门图7.支撑架分块三维图图中标号为：61.支撑块62.底座图8.井筒及井底车场组合模型三维图
图中标号为：1.立井井筒连接块2.立井井筒标准块4.副井马头门块5.主井装载硐室块6.井底煤仓块7.开拓巷道连接块8.运输大巷与井底煤仓连接块10.开拓巷道标准块 11.开拓巷道平面45°左分叉连接块 12.开拓巷道平面45°右分叉连接块13.开拓巷道平面45°弯曲块14.开拓巷道平面90°弯曲块17.开拓巷道平面45°双向分叉连接块
图9.采区下部车场组合模型三维图
图中标号为：7.开拓巷道连接块9.运输大巷与采区煤仓连接块10.开拓巷道标准块12.开拓巷道平面45°右分叉连接块18.准备巷道连接块24.采区煤仓块28.准备巷道标准块 29.准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块 31.采区上山与采区煤仓连接块34.准备巷道平面丁字连接块35.准备巷道平面直角连接块36.准备巷道平面45°弯曲块37.准备巷道平面90°弯曲块图10.采区变电所组合模型三维图
图中标号为：19.倾斜准备巷道与水平准备巷道右丁字连接块 20.倾斜准备巷道与水平准备巷道左丁字连接块60.调节风门块图11.采区上部车场组合模型三维图
图中标号为：16.开拓巷道平面直角连接块18.准备巷道连接块25.采区绞车房块26.倾斜巷道分叉（叉巷变为水平）块28.准备巷道标准块30.准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块34.准备巷道平面丁字连接块35.准备巷道平面直角连接块39.顺槽连接块40.顺槽标准块41.顺槽平面45°逆向弯曲块42.顺槽平面45°顺向弯曲块43.顺槽平面45°双向分叉弯曲块51.水平顺槽与水平准备巷道垂直连接块59.风门60.调节风门
图12.采区中部车场组合模型三维图
图中标号为：18.准备巷道连接块28.准备巷道标准块27.倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接块38.倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接并向左侧分叉（叉巷变为水平）块39.顺槽连接块40.顺槽标准块41.顺槽平面45°逆向弯曲块42.顺槽平面45°顺向弯曲块43.顺槽平面45°双向分叉弯曲块60.调节风门 图13.走向长壁回采工作面组合模型三维图
图中标号为：39.顺槽连接块40.顺槽标准块45.水平回风顺槽与倾斜联络巷连接块46.水平运输顺槽与倾斜联络巷连接块58.密闭52.工作面连接块53.走向长壁工作面运输顺槽与工作面连接块54.长壁工作面块55.走向长壁工作面回风顺槽与エ作面连接块
图14.立井开拓走向长壁开采组合模型三维图
图中标号为：63.副立井64.主立井65.回风立井66.井底车场67.主要石门68.回风石门69.井底煤仓70.运输大巷71.回风大巷72.采区下部车场73.轨道上山74.运输上山75.采区绞车房76.采区变电所77.采区煤仓78.进风行人斜巷79.采区上部车场80.采区中部车场81.工作面回风平巷82.工作面运输平巷83.工作面副巷84.联络巷85.走向长壁回采工作面
图15.立井开拓走向长壁开采组合模型平面图
图中标号为：63.副立井64.主立井65.回风立井66.井底车场67.主要石门68.回风石门69.井底煤仓70.运输大巷71.回风大巷72.采区下部车场73.轨道上山74.运输上山75.采区绞车房76.采区变电所77.采区煤仓78.进风行人斜巷79.采区上部车场80.采区中部车场81.工作面回风平巷82.工作面运输平巷83.工作面副巷84.联络巷85.走向长壁回采工作面
图16.立井开拓走向长壁开采组合模型剖面图
图中标号为：63.副立井64.主立井65.回风立井66.井底车场67.主要石门68.回风石门70.运输大巷71.回风大巷72.采区下部车场73.轨道上山（运输上山）75.采区绞车房76.采区变电所77.采区煤仓79.采区上部车场80.采区中部车场
图17.倾斜长壁开采进风行人斜巷及煤仓组合模型三维图
图中标号为：7.开拓巷道连接块 9.运输大巷与采区煤仓连接块10.开拓巷道标准块 15.开拓巷道平面丁字连接块 24.采区煤仓块 29.准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块 30.准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块 35.准备巷道平面直角连接块39.顺槽连接块44.水平运输顺槽与煤仓连接块49.运输顺槽斜面与平面连接块
图18.倾斜长壁开采采区变电所组合模型三维图
图中标号为：21.水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块 34.准备巷道平面丁字连接块60.调节风门
图19.倾斜长壁开采顺槽与大巷连接关系组合模型三维图
图中标号为：7.开拓巷道连接块 9.运输大巷与采区煤仓连接块 10.开拓巷道标准块 15.开拓巷道平面丁字连接块 24.采区煤仓块 29.准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块 30.准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块 35.准备巷道平面直角连接块 39.顺槽连接块 44.水平运输顺槽与煤仓连接块 49.运输顺槽斜面与平面连接块21.水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块 39.顺槽连接块 40.顺槽标准块32.大巷与倾斜顺槽十字连接块33.大巷与倾斜顺槽丁字连接块图20.倾斜长壁回采工作面组合模型三维图
图中标号为：39.顺槽连接块40.顺槽标准块47.倾斜运输顺槽与水平联络巷连接块48.倾斜回风顺槽与水平联络巷连接块58.密闭52.工作面连接块54.长壁工作面块56.倾斜长壁工作面回风顺槽与工作面连接块57.倾斜长壁工作面运输顺槽与エ 作面连接块
图21.立井开拓倾斜长壁开采组合模型三维图
图中标号为：63.副立井64.主立井65.回风立井66.井底车场67.主要石门68.回风石门69.井底煤仓70.运输大巷71.回风大巷86.进风行人斜巷87.条带煤仓88.带区变电所89.工作面运输斜巷90.工作面回风斜巷91.工作面副巷92.联络巷93.倾斜长壁回采工作面
图22.立井开拓倾斜长壁开采组合模型平面图
图中标号为：63.副立井64.主立井65.回风立井66.井底车场67.主要石门68.回风石门69.井底煤仓70.运输大巷71.回风大巷86.进风行人斜巷87.条带煤仓88.带区变电所 89.工作面运输斜巷90.工作面回风斜巷91.工作面副巷92.联络巷93.倾斜长壁回采工作面
图23.立井开拓倾斜长壁开采组合模型剖面图
图中标号为：63.副立井64.主立井65.回风立井66.井底车场67.主要石门68.回风石门70.运输大巷71.回风大巷86.进风行人斜巷87.条带煤仓89.エ作面运输斜巷(工作面回风斜巷）
图24.立井开拓走向长壁开采组合模型效果图图25.立井开拓倾斜长壁开采组合模型效果图。
具体实施方式
[0013] I、教具材料选择
采矿工程教具模型材料选择范围较宽，主要考虑加工方便、重量轻、刚性好即可。一般可供选择的材料有：塑料、木材、轻型金属材料(如铝合金）等，推荐使用塑料。由于工程塑料加工方便、刚性好、重量轻，所以制作采矿工程积木化教具更为合适。如果手工加工，可以选择木材或普通的塑料。
[0014] 2、教具加工方法
教具根据材料和批量不同，加工方法不同。材料为木材或普通塑料的单件教具，可以采用普通钻、锯、刨、磨等エ艺方法加工。材料为工程塑料的批量教具，可以采用模具压制加ェ。
[0015] 3、教具使用方法
(I)组装方法
采矿工程教具模型通过基本工程块和辅助块的拼接形成采矿工程模型。
[0016] I)通过立井井筒块2、连接块I、装载硐室块5和井底煤仓块6拼接形成主立井井筒系统模型，通过立井井筒块2、连接块I和立井马头门块4拼接形成副立井井筒系统模型，通过立井井筒块2、连接块I和风井石门连接块3拼接形成回风立井井筒模型。
[0017] 2)通过开拓巷道连接块7、运输大巷与井底煤仓连接块8、运输大巷与采区煤仓连接块9、开拓巷道标准块10、开拓巷道平面45°左分叉连接块11、开拓巷道平面45°右分叉连接块12、开拓巷道平面45°弯曲块13、开拓巷道平面90°弯曲块14和开拓巷道平面 45°双向分叉连接块17拼接形成井底车场、主要石门及运输大巷模型（图8)，通过开拓巷道连接块7、开拓巷道平面丁字连接块15、开拓巷道平面直角连接块16和开拓巷道标准块10拼接形成回风石门及回风大巷模型。
[0018] 3)通过开拓巷道连接块7、运输大巷与采区煤仓连接块9、开拓巷道标准块10、开拓巷道平面45°右分叉连接块12、准备巷道连接块18、采区煤仓块24、准备巷道标准块28、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块29、采区上山与采区煤仓连接块31、准备巷道平面丁字连接块34、准备巷道平面直角连接块35、准备巷道平面45°弯曲块36和准备巷道平面90°弯曲块37拼接形成采区下部车场组合模型（图9)。
[0019] 4)通过倾斜准备巷道与水平准备巷道右丁字连接块19、倾斜准备巷道与水平准备巷道左丁字连接块20和调节风门块60拼接形成采区变电所组合模型（图10)。
[0020] 5)通过开拓巷道平面直角连接块16、准备巷道连接块18、采区绞车房块25、倾斜巷道分叉（叉巷变为水平）块26、准备巷道标准块28、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块30、准备巷道平面丁字连接块34、准备巷道平面直角连接块39、顺槽连接块35、顺槽标准块40、顺槽平面45°逆向弯曲块41、顺槽平面45°顺向弯曲块42、顺槽平面45°双向分叉弯曲块43、水平顺槽与水平准备巷道垂直连接块51、风门59、调节风门60拼接形成采区上部车场组合模型（图11)。
[0021] 6)通过准备巷道连接块18、准备巷道标准块28、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接块27、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接并向左侧分叉（叉巷变为水平）块38、顺槽连接块39、顺槽标准块40、顺槽平面45°逆向弯曲块41、顺槽平面45°顺向弯曲块42、顺槽平面45°双向分叉弯曲块43、调节风门60拼接形成采区中部车场组合模型（图12)。
[0022] 7)通过顺槽连接块39、顺槽标准块40、水平回风顺槽与倾斜联络巷连接块45、水平运输顺槽与倾斜联络巷连接块46、密闭58、工作面连接块52、走向长壁工作面运输顺槽与工作面连接块53、长壁工作面块54、走向长壁工作面回风顺槽与工作面连接块55拼接形成走向长壁回采工作面组合模型（图13)。
[0023] 8)通过开拓巷道连接块7、运输大巷与采区煤仓连接块9、开拓巷道标准块10、开拓巷道平面丁字连接块15、采区煤仓块24、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块29、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块30、准备巷道平面直角连接块35、顺槽连接块39、水平运输顺槽与煤仓连接块44、运输顺槽斜面与平面连接块49拼接形成倾斜长壁开采进风行人斜巷及煤仓组合模型（图17)。
[0024] 9)通过水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块21、准备巷道平面丁字连接块34、调节风门60拼接形成倾斜长壁开采采区变电所组合模型（图18)。
[0025] 10)通过开拓巷道连接块7、运输大巷与采区煤仓连接块9、开拓巷道标准块10、开拓巷道平面丁字连接块15、采区煤仓块24、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块29、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块30、准备巷道平面直角连接块35、顺槽连接块39、水平运输顺槽与煤仓连接块44、运输顺槽斜面与平面连接块49、水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块21、顺槽连接块39、顺槽标准块40、大巷与倾斜顺槽十字连接块32、大巷与倾斜顺槽丁字连接块33拼接形成倾斜长壁开采顺槽与大巷连接关系组合模型（图19)。
[0026] 11)通过顺槽连接块39、顺槽标准块40、倾斜运输顺槽与水平联络巷连接块47、倾斜回风顺槽与水平联络巷连接块48、密闭58、工作面连接块52、长壁工作面块54、倾斜长壁工作面回风顺槽与工作面连接块56、倾斜长壁工作面运输顺槽与工作面连接块57拼接形成倾斜长壁回采工作面组合模型（图20)。
[0027] 12)通过基本采矿工程块、连接块和上述的几部分模型拼接形成采矿工程全矿井模型，利用支撑块支撑形成完整的可供从不同方位观察的三维矿井模型（图14和图21)。
[0028] (2)拆卸方法
教具模型的拆卸方法是其组装的逆过程。首先，将整体模型中的支撑块和连接块拆卸形成局部模型；然后，再将局部模型中的连接块拆卸形成模型基本块；最后，将拆卸后的模型块放入模具盒。
[0029] (3)模型与ニ维图形的对比
通过对拼接的三维矿井模型（图14和图21)向水平面和垂直面的投影，与其对应的标准采矿工程平面图（图15和图22)和剖面图（图16和图23)对照观看。使学生牢固掌握三维矿井模型与其对应的ニ维平面图和剖面图对应投影关系，掌握矿井模型的三维空间形态，掌握平面图和剖面图的绘制过程和相互关系。
[0030] 4、模型展示图片
模型展示图片见图24和图25所示。
Claims (4)
1. 一种采矿工程教具模型，其特征在于在原有大型整体采矿工程模型的基础上，根据采矿工程的工程特征及模型组合特点，进行合理拆分，开发一种寓教于乐的小型形象化组合式教具模型，配合大型整体采矿工程模型进行教学，经过合理拆分，模型式教具拆分成基本工程块和辅助块，其中：每个基本工程块均代表着不同的采矿工程，辅助块包括连接块、支撑块和通风设施块， 基本工程块包括： 1.开拓工程块 立井井筒连接块、立井井筒标准块、斜井井筒与上山块、风井石门连接块、副井马头门块、主井装载硐室块、水仓块、中央变电所块、水泵房块、井底煤仓块、开拓巷道连接块、运输大巷与井底煤仓连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面45°左分叉连接块、开拓巷道平面45°右分叉连接块、开拓巷道平面45°弯曲块、开拓巷道平面90°弯曲块、开拓巷道平面丁字连接块、开拓巷道平面直角连接块和开拓巷道平面45°双向分叉连接块开拓工程块； II .准备工程块 准备巷道连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道右丁字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道左丁字连接块、水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块、倾斜准备巷道与倾斜准备巷道倒丁字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道连接块、采区煤仓块、采区绞车房块、倾斜巷道分叉即叉巷变为水平块、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接块、准备巷道标准块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、采区上山与采区煤仓连接块、大巷与倾斜顺槽十字连接块、大巷与倾斜顺槽丁字连接块、准备巷道平面丁字连接块、准备巷道平面直角连接块、准备巷道平面45°弯曲块、准备巷道平面90°弯曲块、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接并向左侧分叉和叉巷变为水平块准备工程块； Iil回采工程块 顺槽连接块、顺槽标准块、顺槽平面45°逆向弯曲块、顺槽平面45°顺向弯曲块、顺槽平面45°双向分叉弯曲块、水平运输顺槽与煤仓连接块、水平回风顺槽与倾斜联络巷连接块、水平运输顺槽与倾斜联络巷连接块、倾斜运输顺槽与水平联络巷连接块、倾斜回风顺槽与水平联络巷连接块、运输顺槽斜面与平面连接块、水平准备巷道与水平顺槽垂直连接块、水平顺槽与水平准备巷道垂直连接块、工作面连接块、走向长壁工作面运输顺槽与工作面连接块、长壁工作面块、走向长壁工作面回风顺槽与工作面连接块、倾斜长壁工作面回风顺槽与工作面连接块、倾斜长壁工作面运输顺槽和工作面连接块； 辅助块包括：连接块、支撑块和通风设施块，其中通风设施块包括有：风门、调节风窗和密闭块。
2.权利要求I所述的采矿工程教具模型的组合方法，其特征在于由采矿工程块和连接块通过卯榫相互连接，基本工程块和连接块连接成单位工程模型，基本工程块、单位工程模型和连接块连接成单项工程模型，基本工程块、单位工程模型、单项工程模型和连接块及支撑块连接成矿井工程模型，矿井工程模型和通风设施块连接构成完整的矿井通风系统，通过三维组合模型向水平面和垂直面的投影实现由三维模型向二维平和剖图形的转化，具体步骤为： I、通过立井井筒块、连接块、装载硐室块和井底煤仓块拼接形成主立井井筒系统模型，通过立井井筒块、连接块和立井马头门块拼接形成副立井井筒系统模型，通过立井井筒块、连接块和风井石门连接块拼接形成回风立井井筒模型； II、通过开拓巷道连接块、运输大巷与井底煤仓连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面45°左分叉连接块、开拓巷道平面45°右分叉连接块、开拓巷道平面45°弯曲块、开拓巷道平面90°弯曲块和开拓巷道平面45°双向分叉连接块拼接形成井底车场、主要石门及运输大巷模型，通过开拓巷道连接块、开拓巷道平面丁字连接块、开拓巷道平面直角连接块和开拓巷道标准块拼接形成回风石门及回风大巷模型； IiI通过开拓巷道连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面45°右分叉连接块、准备巷道连接块、采区煤仓块、准备巷道标准块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、采区上山与采区煤仓连接块、准备巷道平面丁字连接块、准备巷道平面直角连接块、准备巷道平面45°弯曲块和准备巷道平面90°弯曲块拼接形成采区下部车场组合模型； IV、通过倾斜准备巷道与水平准备巷道右丁字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道左丁字连接块和调节风门块拼接形成采区变电所组合模型； V、通过开拓巷道平面直角连接块、准备巷道连接块、采区绞车房块、倾斜巷道分叉即叉巷变为水平块、准备巷道标准块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、准备巷道平面丁字连接块、准备巷道平面直角连接块、顺槽连接块、顺槽标准块、顺槽平面45°逆向弯曲块、顺槽平面45°顺向弯曲块、顺槽平面45°双向分叉弯曲块、水平顺槽与水平准备巷道垂直连接块风门和调节风门拼接形成采区上部车场组合模型； I通过准备巷道连接块、准备巷道标准块、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接块、倾斜准备巷道与水平准备巷道十字连接并向左侧分叉（叉巷变为水平）块、顺槽连接块、顺槽标准块、顺槽平面45°逆向弯曲块、顺槽平面45°顺向弯曲块、顺槽平面45°双向分叉弯曲块和调节风门拼接形成采区中部车场组合模型； .41、通过顺槽连接块、顺槽标准块、水平回风顺槽与倾斜联络巷连接块、水平运输顺槽与倾斜联络巷连接块、密闭、工作面连接块、走向长壁工作面运输顺槽与工作面连接块、长壁工作面块和走向长壁工作面回风顺槽与工作面连接块拼接形成走向长壁回采工作面组合模型； VIIk通过开拓巷道连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面丁字连接块、采区煤仓块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、准备巷道平面直角连接块、顺槽连接块、水平运输顺槽与煤仓连接块和运输顺槽斜面与平面连接块拼接形成倾斜长壁开采进风行人斜巷及煤仓组合模型； K、通过水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块、准备巷道平面丁字连接块 和调节风门拼接形成倾斜长壁开采采区变电所组合模型； X、通过开拓巷道连接块、运输大巷与采区煤仓连接块、开拓巷道标准块、开拓巷道平面丁字连接块、采区煤仓块、准备巷道平面转斜面正向20°弯曲块、准备巷道平面转斜面反向20°弯曲块、准备巷道平面直角连接块、顺槽连接块、水平运输顺槽与煤仓连接块、运输顺槽斜面与平面连接块、水平准备巷道与倾斜准备巷道正丁字连接块、顺槽连接块、顺槽标准块、大巷与倾斜顺槽十字连接块和大巷与倾斜顺槽丁字连接块拼接形成倾斜长壁开采顺槽与大巷连接关系组合模型； ::1、通过顺槽连接块、顺槽标准块、倾斜运输顺槽与水平联络巷连接块、倾斜回风顺槽与水平联络巷连接块、密闭、工作面连接块、长壁工作面块、倾斜长壁工作面回风顺槽与工作面连接块和倾斜长壁工作面运输顺槽与工作面连接块拼接形成倾斜长壁回采工作面组合模型； XII、通过基本采矿工程块、连接块和上述的几部分模型拼接形成采矿工程全矿井模型，利用支撑块支撑形成完整的可供从不同方位观察的三维矿井模型。
3.权利要求I所述的采矿工程教具模型与二维图形的对比方法，其特征在于是通过对拼接的三维矿井模型向水平面和垂直面的投影，与其对应的标准采矿工程平面图和剖面图对照观看，使学生牢固掌握三维矿井模型与其对应的二维平面图和剖面图对应投影关系，掌握矿井模型的三维空间形态，掌握平面图和剖面图的绘制过程和相互关系。
4.权利要求I所述的采矿工程教具模型的选材和加工方法，其特征在于是： I、教具材料选择 采矿工程教具模型材料选择范围较宽，主要考虑加工方便、重量轻、刚性好即可，一般可供选择的材料有：塑料、木材或轻型铝合金金属材料，由于工程塑料加工方便、刚性好、重量轻，所以制作采矿工程积木化教具更为合适，如果手工加工，选择木材或普通的塑料； II、教具加工方法 教具根据材料和批量不同，加工方法不同，材料为木材或普通塑料的单件教具，可以采用普通钻、锯、刨、磨等工艺方法加工，材料为工程塑料的批量教具或采用模具压制加工。
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