Основные методы исследования в горной науке

Классификация методов исследований

Основные этапы НИР

Выбор темы исследований

Тема исследований, выбираемая студентами, аспирантами или научными работниками, должна удовлетворять ряду требований, в том числе:

- актуальности, т.е. быть своевременной и решающей ту или иную проблему (задачу), стоящую перед горной наукой:

- иметь связь с планами и перспективами развития кафедры, лаборатории, института, отрасли;

- обладать научной новизной, заключающейся в установлении, уточнении или обобщении, в ходе исследований, ряда

зависимостей или закономерностей, которые не были известноранее;

- иметь практическое значение, заключающееся в том,что результаты работы позволяют решать достаточно широкийкруг производственных вопросов.

Для студентов тема исследований, как правило, предлагается преподавателем, но может быть выбрана и самостоятельно, с учетом их интереса к тому или иному разделу науки. Целесообразно, чтобы тема работы выбиралась с перспективой ее завершения (хотя бы частичного) в дипломной работе или проекте.

Любая научно-исследовательская работа (НИР) выполняется в определенной последовательности. Наиболее эффективной при этом является нижеследующая.

1. Конкретизируется цель и задачи исследования.

2. Проводится обзор и анализ литературных источников, патентный поиск.

3. Разрабатывается методика и программа исследований.

4. Составляется рабочий план с указанием примерных объемов экспериментальных работ, методов, технического

обеспечения, трудовых ресурсов и сроков выполнения отдельных этапов.

5. Проводятся теоретические, лабораторные и экспериментальные исследования.

6. Проводятся анализ и обобщение полученных результатов, осуществляется сопоставление гипотез с результатами эксперимента.

7. Формируются научные и производственные выводы,составляется научно-технический отчет.

8. Осуществляется внедрение результатов исследований в производство.

Следует отметить, что в силу объективных и субъективных причин не всегда выполнение научно-исследовательской работы может включать все указанные этапы, а также не всегда она выполняется в строго указанной последовательности. Зачастую, исполнителю приходится корректировать методику исследований, пополнять обзор новыми источниками информации, уточнять программу исследований. Однако основные из этапов: обзор, установление цели и формулировка задач, выполнение исследований, анализ результатов и составление отчета являются обязательными.

Метод исследования - это совокупность правил и норм, регламентирующих и регулирующих деятельность в процессе проведения научного исследования.

Методы можно разделить на всеобщие, действующие во всех областях науки и на всех этапах исследований: общенаучные (т.е. для всех наук); частичные (для определенных наук); специальные или специфические (для данной науки). Разделение методов всегда условно, т.к. по мере развития познания научный метод может переходить из одной категории в другую.

К общенаучным методам относятся как простейшие (измерение, наблюдение, сравнение), так и более сложные:

- абстрагирование - отвлечение от несущественных

свойств, связей и выделение сторон объекта, интересующих исследователя;

- формализация - отображение объекта в математической форме и ее изучение.

- моделирование - изучение объекта посредством устройств и методов, моделирующих его поведение с последующим переносом результатов с модели на оригинал;

- эксперимент - изучение объекта путем создания искусственных условий,позволяющих выявить его основные свойства и особенности.

При исследованиях сложных систем с многообразным связями, характеризуемым и как непрерывностью и детерминированностью, так дискретностью и случайностью, используют ся системные методы, допускающие усиление основных и ослабление второстепенных факторов. Они включают, в частности, анализ и синтез-методы разложения объекта исследование на составные части или объединения их в единое целое.

Разнообразные методы исследований условно подразделяются на ряд уровней: эмпирический, экспериментально-теоретический и теоретический. Методы экспериментально-теоретического уровня позволяют обнаружить достоверные факты, накопить их, подвергнуть проверке и систематизации. Методы теоретического уровня позволяют произвести логические исследования собранных фактов, выработать понятия и сделать обобщения.

Число методов исследований, применяемых в горной науке велико, а их сколько-нибудь подробный анализ сложен практически. Поэтому они классифицируются по основным признакам, например, по признакам получения информации о изучаемом объекте, явлении или процессе. Методы могут быть разделены на три большие группы: аналитические (теоретические), экспериментальные и комбинированные (комплексные).

Целью аналитических исследований является установление математических зависимостей между параметрами изучаемого явления для его глубокого анализа. Например, применительно к задачам изучения проявлений горного давления эти исследования заключаются, в частности, в вычислении напряжений, деформаций и смещений горных пород, нагрузок на крепь выработок, в определении опасных зон и условий равновесия горных пород на основе методов теории сплошной среды и различных предположений (гипотез) горного давления и др. Для решения сложных технологических задач, используются, например, методы математического моделирования, позволяющие одновременно учитывать взаимодействия многих факторов и их влияние на показатели эффективности технологии..

Экспериментальные исследования в свою очередь делятся на две большие группы: лабораторный эксперимент и производственный - в шахтных условиях.

Лабораторные методы исследований позволяют изучать и решать те вопросы, которые по каким-либо причинам не могут быть изучены в производственных условиях. К ним относятся, например, многочисленные методы исследования свойств горных пород на образцах, физическое и аналоговое моделирование, а также другие методы.

Натурные (шахтные) исследования основаны на наблюдениях и опытах непосредственно в шахтах. Они дают много полезных материалов для изучения механизма процесса, обоснования теоретических схем, гипотез и закономерностей.

Сами эксперименты, как правило, организуются по двум принципиально различным схемам и могут быть активными и пассивными.

Активный эксперимент отличается от пассивного тем, что он ведется по плану, разработанному в соответствии со специальной теорией планирования экспериментов. Причем экспериментатор планирует в этом случае не порядок регистрации интересующих его данных, изменяющихся некоторым произвольным способом, а намечает порядок, их варьирования, последовательность постановки опытов и их количество. Шахтный эксперимент, за редким исключением, является

пассивным и неконтролируемым, так как его результаты в значительной мере подвержены влиянию природных факторов.

Комбинированные методы исследований нашли широкое распространение и являются наиболее перспективными, так как содержат в себе лучшие стороны аналитических и экспериментальны методов. К ним относятся, например, "аналитико-экспериментальньй метод" предложенный проф. Ю.З. Заславским и Г.И. Грицко для исследований проявления горного давления. Суть его заключается в том, что с применением аналитических (теоретических) методов устанавливается качественная картина явления и формулы, отвечающие физическому смыслу изучаемого явления. Погрешности же решения, вызванные рядом допущений, корректируется эмпирическими коэффициентами, значения которых находятся из шахтных замеров.

Контрольные вопросы

1. Требования к теме исследований.

2. Основные этапы НИР.

3. Какие общенаучные методы исследований Вы знаете?

4. Лабораторные методы исследований.

5. Основные методы исследований в горной науке, их суть.

6. Чем активный эксперимент отличается от пассивного?

7. В чем суть комбинированных методов исследований

Контрольная работа № 2

Номер по списку

Вопросы, задачи

Дата добавления: 2014-12-25