煤矿智能化建设背景下采矿工程专业信息化改造与探索

池小楼，彭志妍，杨 科，段敏克

(安徽理工大学矿业工程学院 安徽 淮南 232001)

1 煤矿智能化发展现状

“富煤、缺油、少气”的能源资源赋存禀赋确立了煤炭在我国能源消费结构中的主要地位。近来对煤炭的讨论，显得更加务实，需要坚守底线、保障供给。我国对化石能源的需求仍保持较高速增长，煤炭虽在能源消费结构中占比逐年减少，但其能源地位与保供作用仍难以转变。地下煤炭开采受多种隐蔽因素耦合影响，往往出现冒顶片帮、瓦斯爆炸、冲击地压、水害、粉尘等灾害威胁，安全高效开采难度大；同时随着易采煤炭资源逐渐枯竭，我国众多产煤矿区逐渐向深部要煤炭资源，随着开采深度增加，顶板冒落、瓦斯突出、冲击地压等矿井耦合致灾机制变得更为复杂，防治愈加困难；煤矿从业人员结构复杂，职工综合素质和管理水平不齐，这种模式很难适应安全高效生产要求。随着5G、AI、互联网等信息化技术的迅猛发展，传统的煤炭工业机遇与挑战并存。因此，袁亮院士在2017 年提出煤炭安全精准开采理念[1]，2020 年国家八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，从产学研用金多层次、多维度明确了我国煤矿智能化建设方向。

在国家政策和行业技术发展的推动下，工业视频系统首次应用于煤矿井下，正式开启煤矿“建设―生产―运营”全流程智能化改造工程，并提出“矿井设计、数据驱动、智能管控、产销协同、绿色低碳”的煤矿流程再造方法。逐步完成5G通感与多网融合传输及其井下主要生产设备的精准远控，创新数据与设备兼容治理模式，构建基于全息数据库的智能管控系统平台，研发生产系统的智能精准节能降耗控制技术。逐步向煤炭机械化换人、自动化减人、智能化无人开采模式的“三化六阶段”转变。积极探索并扎实推进2030 碳达峰、2060 碳中和过程中煤炭生产的智能化改造升级措施。

2 采矿工程专业改造升级

5G、AI、互联网、云计算、大数据等为煤矿智能化带来了可能，随着煤矿信息化与智能化减人（无人）降耗的成功实施，智能采矿成为今后发展的方向。相应的人才培养模式也由传统采矿向智能采矿改造升级，总结煤矿智能化发展进程中的人才需求，培养智能采矿新工科高端复合型矿业类人才，是推动我国多能源互补升级以及一次能源结构转型发展的现实选择。

安徽理工大学始终坚持以“立德树人、五育并举”作为高等教育的根本任务和指导思想，开展采矿工程传统人才培养模式改革，制订智能采矿工程专业“三全育人”工作方案。注重劳动与实践锻造，形成劳动与实践育人新面貌；注重采矿与智能学科融合、渗透，推进跨院系、跨学科、跨专业培养智能采矿工程复合型人才；邀请企业、院校相关专业行业专家参与智能采矿工程人才培养方案论证；加强校企联合、产教融合，构建产学研用校企合作培养育人体系；贯彻“有教无研则浅，有研无教则虚”教研理念，加强科研管理育人，推进科研活动育人，形成新工科背景下矿业类专业人才培养模式[2]（见图1）。

图1 采矿工程专业改造升级过程

3 具体做法及成效

3.1 构建智能采矿工程课程体系

打造采矿工程与软件工程、信息工程、人工智能等采矿+智能融合的知识结构体系，打包关联性较强的专业知识，形成了凸显地方与行业特色“双碳目标”下的智能采矿工程专业创新创业人才培养方案及课程体系。

融合传授“人工智能+大数据”知识结构，建立以“采矿+机械+电气+计算机+人工智能+大数据”学科为主，其他环境、人文为辅的新型课程体系。完善课程体系结构与模块设置，包括通识教育、学科基础、专业教育和实践教育四大模块。智能采矿工程基础课：高等数学、大学物理、工程制图、程序设计、工程力学、现代地质学、矿山岩石力学、井巷工程、矿山压力与现代感知技术、智能采矿学、矿山智能通风与安全、智能采掘工程设计与施工等；智能采矿工程特色课：人工智能概论、网络与数据库技术、物联网技术、智能矿山大数据开发与管理、矿山智能采掘装备、虚拟矿山与仿真、矿井灾害智能防控等。积极拓展矿山伴生资源开采、智能采掘、矿业大数据与互联网+、未来采矿等课程建设。

加强交叉学科之间的知识联系，形成采矿工程各关联专业之间、专业基础与专业课之间、专业理论与实验实践课之间，以及课堂与新媒体教学之间的模块化课程结构，实现学科交叉耦合；合理分配公共必修+专业必修+通识选修的课时数，构建创新教育课堂，利用第一课堂拓宽知识结构，利用第二课堂培养学生的创新创业能力和实践能力。

3.2 深化产学研合作育人机制

安徽理工大学注重加强与企业行业、科研院所合作，走产学研用相结合的培养方式；注重与国内智能化煤矿的学生实习实践基地建设，先后与内蒙古智能煤炭有限公司、淮北矿业股份有限公司建立产学研教学实习实践基地[3]，创建符合新时代社会发展和煤矿智能化建设需要、注重实践能力和创新意识的高端人才培养模式，丰富教学方式和教学内容，并指派现场工程技术人员和学校教授分别作为学生的实践与学业老师。通过校企“双主体”式的教研深度战略合作，组建智能采矿联合培养机构，制订战略合作与管理机制，共建工程技术中心、联合实验室和研究生工作站，展开人才培养、科技攻关等教研协同发展的全方位、深层次、持续性合作，让师生同时深入矿井、智能设备生产企业[4]。

3.3 创建智能采矿人才培养资源平台

煤矿智能化建设高级矿业人才缺口巨大，安徽理工大学以此为契机，积极筹划并获批煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心，为智能采矿工程人才培养创造平台，对照专业标准和专业认证标准，升级改造实验室条件和资源，创建智能采矿虚拟仿真实验教学平台；打造线上线下优质教学资源，“矿山压力与岩层控制”“矿山岩石力学”获批省级一流课程建设，“采矿学”入选国家高等教育智慧教育平台课程，立项《智能精准开采概论》《矿山压力与岩层智能控制》等煤炭教育“十四五”规划教材13 项；煤炭安全智能精准开采教学团队获批为安徽省教学团队，逐步提高智能采矿工程的师资队伍数量和质量，引进专业相关博士人才12 人，支持青年教师前往智能化矿井现场一线锻炼。

4 存在的问题与解决思路

深入认识理解智能采矿工程与传统采矿工程专业的培养目标与定位区别、课程资源与教材建设、产教融合与科教机制。积极谋划成立矿业教指委下智能采矿工程专业建设分委员会或者联盟，达成智能采矿与传统采矿专业的培养方向共识；共建共享共用智能采矿工程专业课程、教材、网络资源和平台，协同组织，定期交流，分工合作，创新成果；尝试“一课多师”方式，但需提升系统性；持续完善学科近远期发展规划，持续深化智能采矿工程新工科建设，奋力开拓废弃矿井资源开发利用、碳捕集―运输―封存―利用全过程等系列新能源专业建设[5]。

5 结语

智能采矿工程是特设目录外专业，安徽理工大学是首批开设智能采矿工程专业院校之一。专业依托学校国家级一流本科特色专业采矿工程，利用人工智能、大数据、云计算等信息化技术，形成大批掌握智能化知识的采矿+智能新工科人才培养模式，符合国家八部门联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中关于智能采矿新工科高端复合型人才培养的有关要求，必将对煤矿智能化建设起到积极推动作用。