采矿工程专业人才培养方案主动适应智慧化矿山建设探索

张宏升

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

1 智慧化矿山开采技术现状

我国大型能源集团，其信息化发展历程与全行业一样，也是随着国家科技的进步而进步的。

（1）综合自动化系统、工业电视系统、瓦斯监测系统、束管系统、矿压监测系统、井下人员管理及定位系统、井下工业环网、组态软件等先进技术逐步在煤矿得到推广，为煤矿的安全生产起到了一定的保驾护航作用。

（2）随着煤矿对信息化的进一步需求，煤矿信息化从单纯的制图逐步转向为煤矿矿图、数据的管理、更新等提供信息的共享和服务，同时也对煤矿通风安全专业应用和防治水管理等方面展开研究。

（3）《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》提出：到2050年，“全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系，实现煤炭安全绿色、高效、智能生产。”

综上所述，党和政府高度重视煤矿的信息化建设，通过30多年的发展，煤炭工业也已经取得了阶段性的成果，为项目的实施奠定了坚实的基础，但离智能矿山以及实现煤矿的完全信息化管理决策还有较远的距离。

2 智慧矿山建设目标

以陕西华电榆横煤电有限责任公司小纪汗煤矿智能矿山建设为例。按照公司矿山智能化建设重点工作目标计划，结合矿井自身的发展现状，通过与国外内领先厂商合作，采用5G、云计算、大数据、人工智能、物联网等一系列先进技术，从设备、网络、平台以及上层应用多角度进行智能化的提升和改造，建立统一的网络传输系统，搭建智能化的数字平台，改造现有业务系统，并逐步建设更多的智能化新系统，在此基础上实现矿山智能感知、信息融合、系统联动、数据挖掘和决策支持，全面提升矿山安全生产与管理水平，改善工人井下作业环境，实现监控、生产、维护、安全等多环节少人化或无人化，最终达成矿山智能化的建设目标。智能矿山的总体建设内容如下。感知层：感知层的建设主要包括传感器和相对应的应用系统两部分，用于获取井下设备及环境的运行参数，数据，状态等信息，同时也负责对相关设备仪器进行反向的开停，运行状态调整等控制。本次小纪汗矿感知层的建设内容包括但不限于采掘、支护、通风、安全、提升、运输、辅助生产、供配电等系统的传感器及其信息化系统及附属设备如PLC、自动化设备、摄像头等。网络层：针对于小纪汗矿井下不同场景，将eLTE、5G以及WiFi6等无线网络技术相结合，实现井下移动通讯网络的全面覆盖，用于高清语音通话，视频通话，井下高清视频监控，传感器数据回传，工业远程控制等任务。eLTE和5G网络在井下的建设内容主要包括井下防爆基站，工业环网和相关供电设备，井上部分主要包括核心网和MEC，WiFi6的建设内容主要是井下防爆无线AP。计算资源层：计算资源层的主要建设任务是建设统一的云数据中心，包含云平台服务器、存储、网络设施等相关核心硬件，以及IT机柜及相关配套如电气设施、空调、防雷接地、环境监控系统、视频监控系统等附属设施。主要用于实现感知层各系统数据的采集、接入、整合、存储、交换、计算、输出，向上直接服务于数字平台层，向下通过传输层设备共同完成数据的上传下达工作。平台层：基于混合云方案，建设包括集成平台、AI平台、大数据平台、视频云平台、融合通信平台、智能办公平台、二三维GIS平台、以及IoT物联网平台等，做好智能矿山基础平台建设工作，实现小纪汗矿系统交互、数据融合，给上层应用提供AI、大数据、GIS、IoT等核心功能组件，使能矿山的智能化转型与升级。应用层：依据小纪汗矿目前需求与规划，前期计划建设小纪汗煤流智能监控等智能化系统，解决矿井综合信息集中展示、皮带智能化控制、人员作业规范化监控、IOC大屏BI展示等实际生产经营管理问题，提高小纪汗矿安全管理效率，进一步实现井下少人、无人化。

表1 陇东学院采矿工程专业教学计划进程表（学科基础课程）

表2 陇东学院采矿工程专业教学计划进程表（专业课程）

3 现有采矿工程专业人才培养方案

目前，甘肃省内开设采矿工程或煤矿开采技术专业的学校有：陇东学院、兰州资源环境职业技术学院、甘肃能源化工职业学院三所学校。各校该专业现有人才培养方案中对毕业生的要求基本是：通过基础课程和专业课程的学习，能够掌握采矿工程专业的基本理论和实践操作技能，能够用于分析、解决采矿工程中的工程问题；能够利用先进技术方法进行矿业工艺系统与过程设计；能够通过设计实验、分析数据对采矿工程中的工程问题进行研究，进而得到相关结论。从采矿工程专业课程教学计划进程表可以看出，该专业开设的核心课程有：煤矿开采学、井巷工程、矿井通风与安全、矿山压力与岩层控制、矿山机械等。可以看出，各校该专业现有人才培养方案（2018年制定，适用2021、2022届毕业生）中对毕业生的要求、核心课程的设置基本是站在传统采矿技术基础上的，对智慧矿山建设很少涉及。

4 对现有人才培养方案调整的建议

（1）根据智慧矿山建设对人才的需求调整人才培养目标。随着煤炭行业智能化建设工作的持续推进，传统的管理模式已经逐渐不能适应井上下现场的生产组织要求。智慧矿山建设需要源源不断的优秀人才。神华各煤业集团成立了自动化部，山东临沂鲁西矿成立科技处，平煤集团各矿成立信息化管理科，河南能源化工集团、晋能控股集团各智能化示范矿井成立智能化办公室等部门或机构招揽优秀人才统筹监管推进自动化、信息化和智能化建设、管理和运维工作。

通过调研，矿山企业普遍认为：采矿工程专业毕业生应能掌握现代化智能采矿技术，懂得智能化无人综采工作面的现场管理，能够对工作面智能化采掘设备进行基本操作。所以采矿工程专业的人才培养目标应为培养德、智、体、美全面发展，具有良好思想道德修养、健全人格和高度责任感，适应智慧矿山建设需要，富有创新意识、创新精神和一定创新创业能力，系统掌握煤矿开采的基本理论和实践操作技能，以及智能化开采技术，能在采矿工程领域设计、建设、生产和科研单位，从事生产技术、技术管理、经营管理、科学研究等工作的高素质应用型工程技术人才。

（2）调整专业课程设置。智慧化矿山建设不但需要具备原来采矿工程专业方面的知识，还需具备矿山机电技术、电气自动化、现代通信、传感与信息技术、人工智能等专业领域。按现有采矿工程专业人才培养方案培养出来的学生毕业后很难胜任智慧矿山建设的需求，所以采矿工程专业人才培养方案应主动适应智慧化矿山建设，调整采矿工程专业课程设置势在必行。

课程体系建设上，课程开发应按照智慧矿山建设的需求，多个专业交叉融合，整合出若干门核心课程，然后再设置其它课程，形成一个完整的、能够适应智慧化矿山建设需求的课程设置来。