1、专业与年级要求

本实验项目主要面向地质、水文地质、工程地质等相关专业大学本科三年级、四年级学生。 

2、基本知识和能力要求

在使用本虚拟仿真实验系统学习前，对于参加实验和实践的水文专业和地质专业大一大二学生，要求学生已经较为系统的学习采煤概论、普通地质学基础、水文地质学基础等基础课程；对于参加工程实践和实习的大三与大四学生，要求较系统的完成地下水动力学、专门水文地质学等专业课程的学习。

矿井水害在我国煤矿生产过程中时有发生，尤其是突水灾害，往往造成巨大的人员伤亡和财产损失，是煤矿重大灾害问题之一。广东大兴煤矿“8.7”特大突水事故造成121人死亡，直接经济损失4725万元。由于矿井水害具有深部不可见、过程不可逆、机理不明确等特点，使得常规模拟难以实现，导致学生感性认识不足，无法达到预期教学效果。为了让学生能够动态、直观、生动地了解水害发生过程，认识水害发生机理、掌握水害防治方法，培养具有专业胜任能力和现场适应能力的水文地质人才，本项目设计了“矿井水害防治虚拟仿真实验”。

通过三维仿真技术，再现了大型现代化矿井开采、典型矿井突水、矿井防治水手段的真实场景，还原了矿井顶板突水、底板突水、陷落柱突水全过程。重点展示了采煤工作面的突水机理及突水过程，有直观的认识；学习者通过该实验的学习，不仅对矿井突水原理、机理和过程有了全面地了解和掌握，而且还能熟练掌握矿井防治水手段及操作步骤。教学设计具有前瞻性和可操作性。

煤炭作为我国主体能源的地位长期不会改变，然而煤矿开采过程中突水灾害时有发生，往往造成重大的人员伤亡和财产损失。《矿井水害防治》课程是中国矿业大学水文专业主干课程、特色课程，也是研究生共享课程。课程要求学生系统地了解和掌握矿井水害防治的基本概念、基本理论、技术和方法，掌握相关的基本技能，具备分析和解决相关问题的能力，更好地服务煤矿安全生产及相关研究。通过本实验要达到教学目标如下：

1、了解我国矿井水害的现状及其危害，系统掌握矿井水害防治的基本概念、基本理论和基本技术方法；

2、初步建立正确的分析和解决矿井水害问题的技术思路；

3、培养学生运用地质、水文地质、地球物理勘探、水环境及水文化学和采矿工程等多学科知识综合分析和解决问题的能力，并初步建立多学科交叉和知识融合的能力；

4、使学生逐步形成能够合理运用有关技术方法制订正确的矿井水害防治的技术方案的能力。

上述实验教学目标的达成有助于学生毕业后快速适应矿井防治水工作，或从事矿井水害防治相关科学研究。为毕业生成长为高层次应用型“新工科”人才奠定了重要的基础。

1、认识顶板突水实验

实验步骤操作完成后参加知识考核，考核成绩80分以上为合格。

2、通过观察机理演示直观了解顶板突水机理

实验步骤操作完成后参加知识考核，考核成绩80分以上为合格。

3、通过通过参数设置、模型运行验证，掌握顶板突水原理

参数设置符合基本原理要求，经模型验证未发生突水事故；参数设置不符合基本原理要求，经模型验证发生突水事故。

4、通过选择方法并操作具体步骤，掌握顶板突水防治方法

掌握顶板突水防治方法，能够选择正确的防治方法并进行相关步骤操作；不掌握顶板突水防治方法，不能够选择正确的防治方法并进行相关步骤操作。

5、认识底板突水实验

实验步骤操作完成后参加知识考核，考核成绩80分以上为合格

6、通过观察机理演示直观了解底板突水机理

实验步骤操作完成后参加知识考核，考核成绩80分以上为合格

7、通过通过参数设置、模型运行验证，掌握底板突水原理

参数设置符合基本原理要求，经模型验证未发生突水事故；参数设置不符合基本原理要求，经模型验证发生突水事故。

8、通过选择方法并操作具体步骤，掌握底板突水防治方法

掌握顶板突水防治方法，能够选择正确的防治方法并进行相关步骤操作；不掌握顶板突水防治方法，不能够选择正确的防治方法并进行相关步骤操作。

9、认识陷落柱突水实验

实验步骤操作完成后参加知识考核，考核成绩80分以上为合格

10、通过观察机理演示直观了解陷落柱突水机理

实验步骤操作完成后参加知识考核，考核成绩80分以上为合格

11、通过通过参数设置、模型运行验证，掌握底板突水原理

参数设置符合基本原理要求，经模型验证未发生突水事故；参数设置不符合基本原理要求，经模型验证发生突水事故。

12、通过选择方法并操作具体步骤，掌握陷落柱突水防治方法

掌握顶板突水防治方法，能够选择正确的防治方法并进行相关步骤操作；不掌握顶板突水防治方法，不能够选择正确的防治方法并进行相关步骤操作。