池小樓，彭志妍，楊 科，段敏克

(安徽理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 安徽 淮南 232001)

1 煤礦智能化發(fā)展現(xiàn)狀

“富煤、缺油、少氣”的能源資源賦存稟賦確立了煤炭在我國能源消費結(jié)構(gòu)中的主要地位。近來對煤炭的討論，顯得更加務(wù)實，需要堅守底線、保障供給。我國對化石能源的需求仍保持較高速增長，煤炭雖在能源消費結(jié)構(gòu)中占比逐年減少，但其能源地位與保供作用仍難以轉(zhuǎn)變。地下煤炭開采受多種隱蔽因素耦合影響，往往出現(xiàn)冒頂片幫、瓦斯爆炸、沖擊地壓、水害、粉塵等災(zāi)害威脅，安全高效開采難度大；同時隨著易采煤炭資源逐漸枯竭，我國眾多產(chǎn)煤礦區(qū)逐漸向深部要煤炭資源，隨著開采深度增加，頂板冒落、瓦斯突出、沖擊地壓等礦井耦合致災(zāi)機制變得更為復(fù)雜，防治愈加困難；煤礦從業(yè)人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜，職工綜合素質(zhì)和管理水平不齊，這種模式很難適應(yīng)安全高效生產(chǎn)要求。隨著5G、AI、互聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的煤炭工業(yè)機遇與挑戰(zhàn)并存。因此，袁亮院士在2017 年提出煤炭安全精準(zhǔn)開采理念[1]，2020 年國家八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，從產(chǎn)學(xué)研用金多層次、多維度明確了我國煤礦智能化建設(shè)方向。

在國家政策和行業(yè)技術(shù)發(fā)展的推動下，工業(yè)視頻系統(tǒng)首次應(yīng)用于煤礦井下，正式開啟煤礦“建設(shè)―生產(chǎn)―運營”全流程智能化改造工程，并提出“礦井設(shè)計、數(shù)據(jù)驅(qū)動、智能管控、產(chǎn)銷協(xié)同、綠色低碳”的煤礦流程再造方法。逐步完成5G通感與多網(wǎng)融合傳輸及其井下主要生產(chǎn)設(shè)備的精準(zhǔn)遠控，創(chuàng)新數(shù)據(jù)與設(shè)備兼容治理模式，構(gòu)建基于全息數(shù)據(jù)庫的智能管控系統(tǒng)平臺，研發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能精準(zhǔn)節(jié)能降耗控制技術(shù)。逐步向煤炭機械化換人、自動化減人、智能化無人開采模式的“三化六階段”轉(zhuǎn)變。積極探索并扎實推進2030 碳達峰、2060 碳中和過程中煤炭生產(chǎn)的智能化改造升級措施。

2 采礦工程專業(yè)改造升級

5G、AI、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等為煤礦智能化帶來了可能，隨著煤礦信息化與智能化減人（無人）降耗的成功實施，智能采礦成為今后發(fā)展的方向。相應(yīng)的人才培養(yǎng)模式也由傳統(tǒng)采礦向智能采礦改造升級，總結(jié)煤礦智能化發(fā)展進程中的人才需求，培養(yǎng)智能采礦新工科高端復(fù)合型礦業(yè)類人才，是推動我國多能源互補升級以及一次能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展的現(xiàn)實選擇。

安徽理工大學(xué)始終堅持以“立德樹人、五育并舉”作為高等教育的根本任務(wù)和指導(dǎo)思想，開展采礦工程傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式改革，制訂智能采礦工程專業(yè)“三全育人”工作方案。注重勞動與實踐鍛造，形成勞動與實踐育人新面貌；注重采礦與智能學(xué)科融合、滲透，推進跨院系、跨學(xué)科、跨專業(yè)培養(yǎng)智能采礦工程復(fù)合型人才；邀請企業(yè)、院校相關(guān)專業(yè)行業(yè)專家參與智能采礦工程人才培養(yǎng)方案論證；加強校企聯(lián)合、產(chǎn)教融合，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用校企合作培養(yǎng)育人體系；貫徹“有教無研則淺，有研無教則虛”教研理念，加強科研管理育人，推進科研活動育人，形成新工科背景下礦業(yè)類專業(yè)人才培養(yǎng)模式[2]（見圖1）。

圖1 采礦工程專業(yè)改造升級過程

3 具體做法及成效

3.1 構(gòu)建智能采礦工程課程體系

打造采礦工程與軟件工程、信息工程、人工智能等采礦+智能融合的知識結(jié)構(gòu)體系，打包關(guān)聯(lián)性較強的專業(yè)知識，形成了凸顯地方與行業(yè)特色“雙碳目標(biāo)”下的智能采礦工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)方案及課程體系。

融合傳授“人工智能+大數(shù)據(jù)”知識結(jié)構(gòu)，建立以“采礦+機械+電氣+計算機+人工智能+大數(shù)據(jù)”學(xué)科為主，其他環(huán)境、人文為輔的新型課程體系。完善課程體系結(jié)構(gòu)與模塊設(shè)置，包括通識教育、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)教育和實踐教育四大模塊。智能采礦工程基礎(chǔ)課：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程制圖、程序設(shè)計、工程力學(xué)、現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)、礦山巖石力學(xué)、井巷工程、礦山壓力與現(xiàn)代感知技術(shù)、智能采礦學(xué)、礦山智能通風(fēng)與安全、智能采掘工程設(shè)計與施工等；智能采礦工程特色課：人工智能概論、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能礦山大數(shù)據(jù)開發(fā)與管理、礦山智能采掘裝備、虛擬礦山與仿真、礦井災(zāi)害智能防控等。積極拓展礦山伴生資源開采、智能采掘、礦業(yè)大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)+、未來采礦等課程建設(shè)。

加強交叉學(xué)科之間的知識聯(lián)系，形成采礦工程各關(guān)聯(lián)專業(yè)之間、專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)課之間、專業(yè)理論與實驗實踐課之間，以及課堂與新媒體教學(xué)之間的模塊化課程結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)學(xué)科交叉耦合；合理分配公共必修+專業(yè)必修+通識選修的課時數(shù)，構(gòu)建創(chuàng)新教育課堂，利用第一課堂拓寬知識結(jié)構(gòu)，利用第二課堂培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和實踐能力。

3.2 深化產(chǎn)學(xué)研合作育人機制

安徽理工大學(xué)注重加強與企業(yè)行業(yè)、科研院所合作，走產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的培養(yǎng)方式；注重與國內(nèi)智能化煤礦的學(xué)生實習(xí)實踐基地建設(shè)，先后與內(nèi)蒙古智能煤炭有限公司、淮北礦業(yè)股份有限公司建立產(chǎn)學(xué)研教學(xué)實習(xí)實踐基地[3]，創(chuàng)建符合新時代社會發(fā)展和煤礦智能化建設(shè)需要、注重實踐能力和創(chuàng)新意識的高端人才培養(yǎng)模式，豐富教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容，并指派現(xiàn)場工程技術(shù)人員和學(xué)校教授分別作為學(xué)生的實踐與學(xué)業(yè)老師。通過校企“雙主體”式的教研深度戰(zhàn)略合作，組建智能采礦聯(lián)合培養(yǎng)機構(gòu)，制訂戰(zhàn)略合作與管理機制，共建工程技術(shù)中心、聯(lián)合實驗室和研究生工作站，展開人才培養(yǎng)、科技攻關(guān)等教研協(xié)同發(fā)展的全方位、深層次、持續(xù)性合作，讓師生同時深入礦井、智能設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)[4]。

3.3 創(chuàng)建智能采礦人才培養(yǎng)資源平臺

煤礦智能化建設(shè)高級礦業(yè)人才缺口巨大，安徽理工大學(xué)以此為契機，積極籌劃并獲批煤炭安全精準(zhǔn)開采國家地方聯(lián)合工程研究中心，為智能采礦工程人才培養(yǎng)創(chuàng)造平臺，對照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，升級改造實驗室條件和資源，創(chuàng)建智能采礦虛擬仿真實驗教學(xué)平臺；打造線上線下優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，“礦山壓力與巖層控制”“礦山巖石力學(xué)”獲批省級一流課程建設(shè)，“采礦學(xué)”入選國家高等教育智慧教育平臺課程，立項《智能精準(zhǔn)開采概論》《礦山壓力與巖層智能控制》等煤炭教育“十四五”規(guī)劃教材13 項；煤炭安全智能精準(zhǔn)開采教學(xué)團隊獲批為安徽省教學(xué)團隊，逐步提高智能采礦工程的師資隊伍數(shù)量和質(zhì)量，引進專業(yè)相關(guān)博士人才12 人，支持青年教師前往智能化礦井現(xiàn)場一線鍛煉。

4 存在的問題與解決思路

深入認(rèn)識理解智能采礦工程與傳統(tǒng)采礦工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與定位區(qū)別、課程資源與教材建設(shè)、產(chǎn)教融合與科教機制。積極謀劃成立礦業(yè)教指委下智能采礦工程專業(yè)建設(shè)分委員會或者聯(lián)盟，達成智能采礦與傳統(tǒng)采礦專業(yè)的培養(yǎng)方向共識；共建共享共用智能采礦工程專業(yè)課程、教材、網(wǎng)絡(luò)資源和平臺，協(xié)同組織，定期交流，分工合作，創(chuàng)新成果；嘗試“一課多師”方式，但需提升系統(tǒng)性；持續(xù)完善學(xué)科近遠期發(fā)展規(guī)劃，持續(xù)深化智能采礦工程新工科建設(shè)，奮力開拓廢棄礦井資源開發(fā)利用、碳捕集―運輸―封存―利用全過程等系列新能源專業(yè)建設(shè)[5]。

5 結(jié)語

智能采礦工程是特設(shè)目錄外專業(yè)，安徽理工大學(xué)是首批開設(shè)智能采礦工程專業(yè)院校之一。專業(yè)依托學(xué)校國家級一流本科特色專業(yè)采礦工程，利用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等信息化技術(shù)，形成大批掌握智能化知識的采礦+智能新工科人才培養(yǎng)模式，符合國家八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》中關(guān)于智能采礦新工科高端復(fù)合型人才培養(yǎng)的有關(guān)要求，必將對煤礦智能化建設(shè)起到積極推動作用。