黄艳利在智慧矿山工业级实景教学中心为学生授课。受访者供图
煤炭,亿万年前森林的残骸。重见天日时,它们熊熊燃烧,点亮万家灯火,筑起钢铁森林,驱动AI算力,成为支撑现代文明的“工业粮食”。
但在幽暗的地下,瓦斯、水害、地压等复杂地质灾害如影随形,采出这些深埋地下的“乌金”,从来不是一件容易的事情。煤炭行业如何告别“苦险黑”,采矿人一直在探索。
中国矿业大学“煤炭资源绿色智能开采教师团队”站在了探索的前沿。团队围绕国家能源安全重大需求,把论文写在千米井下、戈壁沙漠,攻克了一系列绿色智能开采领域的理论和核心技术难题。同时,他们将真实矿山转化为课堂,在工程实战中培养新一代矿业英才,大批毕业生奔赴矿山一线,成为推动行业转型的中坚力量。
2025年这支团队入围教育部第四批“全国高校黄大年式教师团队”创建示范活动。在煤炭行业绿色化、智能化转型大潮中,他们真正做到了当好老师、做真学问、干大事业。
“能源报国,不是一句空话”
“能源报国,不是一句空话。”采访中,这句话被团队师生反复提及。
2025年,我国煤炭产量达48.3亿吨,占世界煤炭产量的一半以上。在全国能源消费总量中,煤炭消费依然占半壁江山,达51.4%,在保障国家能源安全中发挥着不可替代的“压舱石”作用。
“煤炭资源绿色智能开采教师团队”的前身是1952年成立的中国矿业大学采矿教研室。从那时起,稳住这块“压舱石”,就是团队几代采矿人共同的使命。
上世纪80年代,中国煤矿安全事故率高居不下。以中国矿业大学钱鸣高院士为代表的一代采矿人创立了“砌体梁理论”,为解决岩层控制这一世界性难题提供了科学依据,撑起了中国煤矿安全的脊梁。
随着煤炭产量持续增长,地表塌陷、地下水流失、矸石污染等连锁损害让采矿人意识到,不仅要“安全采出煤”,还要“绿色高效地采”。钱鸣高院士、许家林教授等人又进一步提出“关键层控制理论”,推动了煤炭绿色高效开采与环境保护协同发展。
现在,煤炭行业面临更为严峻的时代大考——既要端牢能源饭碗,又要向绿色低碳加速转型,还要加快煤矿智能化迭代升级。煤炭行业突围转型的接力棒传到第三代采矿人手中。
在山东济宁阳城煤矿埋深800米的地层中,采煤机正在平稳地割煤。与许多矿井不同,这里的矸石不出井,就地填进采空区;地面上看不见矸石山,也不见地面塌陷。这幅绿色矿山图景背后的技术支撑正是中国矿业大学牵头完成的“煤矿井下绿色高效采选充关键技术与工程应用”项目,该成果荣获2025年度国家科学技术进步奖二等奖,为煤炭绿色开采提供了可复制、可推广的“中国方案”。
多年来,为了安全、高效、绿色、智能地把每一吨煤采好,团队在煤矿高效智能开采、动力灾害防控、煤基固废处置等领域做出了许多创新性研究,创造了多个“首个”。
让采煤更安全——针对凶险的冲击地压灾害,建立了全国首个冲击地压远程在线监控预警平台,为矿井请来“平安符”;让采煤更高效——攻克了煤矿智能采掘关键技术,完成了第一个特厚煤层自动化综放工程实践;让采煤更绿色——首创煤基固废充填与采煤一体化技术,实现了煤基固废几乎零排放、地表几乎不塌陷、水资源几乎不流失;让采煤更智能——发射我国首颗矿业专用卫星“矿大南湖号”,为智慧矿山装上“天眼”……
团队10余项成果被列为国家“先进适用技术”,应用于全国14个大型煤炭基地,并走出国门服务澳大利亚、印度尼西亚、孟加拉国、印度等国家的矿山,助力近300亿吨煤炭资源绿色高效开采。
“我在上课时常跟学生说,哪天你走在灯火辉煌的大城市街头,你想想那些电里面,近70%有我们采矿人的贡献——这就是我们的骄傲和自豪。”矿业工程学院院长黄艳利说。
“到矿山去,到井下去”
“深入矿山、井下,是团队取得重大科研突破的关键。”在黄艳利看来,采矿工程是一门实践性极强的学科,煤炭绿色智能开采的许多“卡脖子”难题,都源于井下复杂环境,只有身临其境,才能发现真问题、获取真数据、验证真技术。
矿山一线哪里有难题,哪里就有团队教师的身影。他们的脚步踏遍了全国大大小小的矿山,平均每年到矿区出差在100天以上。
在现场啃下一个又一个别人解决不了的难题,团队在行业中的权威地位就这么立起来了。近5年,团队承担单项经费200万元以上的企业重点攻关项目近百项、技术服务300余项。
“这代表了我们解决现场工程问题的能力。没有‘两把刷子’,人家怎么把活儿给你?”黄艳利说。
在一代代采矿人的接续奋斗中,团队形成了“永远不服输、永远不向困难低头、永远争第一”的采矿“三永远”精神,这种精神深深扎根在团队教师心中。
为了实现矸石回填进井下的想法,团队成员住工棚、下矿井,就着冷包子开技术讨论会,煤渣混着汗水在脸上划出一道道黑印。最终团队自主研发出充填采煤液压支架,构建起综合机械化矸石充填装备和工艺体系。这项技术在全国10余个矿区推广应用,为解放150亿吨以前没法开采的压煤资源提供了技术支撑,相当于为国家增加了3年的煤炭产量。
团队到现场解决问题,又不止于解决现场问题,实现了“从工程中来,到科学中去,再回到工程中”的科研闭环。
李桂臣团队曾经把一条被水浸坏的巷道抢救回来——泥岩遇水成了稀泥,他们挖除泥化层、筑混凝土壳、留泄水孔疏导水压,最终保住了巷道。但李桂臣追问了一个更本质的科学问题:好好的石头,怎么一遇水就“化”成了稀泥?
团队从宏观到微观层层深入,终于摸清了泥岩遇水失稳的过程,并由此提出一个新的治理思路:与其等巷道垮了再修,不如提前给泥岩“打疫苗”,注入某种特殊化学浆,让它从一开始遇水就不会泥化。
“学生只有真正到过井下、看过巷道、了解过矿工的工作环境,才会明白自己做科研不是为了写一篇论文,而是为了服务国家能源安全和行业需求,守护一线矿工生命安全。”李桂臣说。
为了让更多学生了解矿山、热爱矿山,团队主导建设了56处实习实践基地、32处产学研合作基地。
采矿工程2024级博士研究生丁子昭这两年跟着导师走进宁夏、新疆等地的10余个矿区,看见堆积成山的矸石被一块块充填到井下、原地长出新的绿色,听工友讲述矿井从“苦脏累”到“安全、智能、绿色”的转型变迁。
“真切的所见所闻,让我非常骄傲和自豪,同时也感到还有好多难题要攻克,我希望将青春扎根在矿山绿色开采的沃土。”丁子昭说。
“中国大矿必须有中国矿大的学生”
今年秋季学期开学,中国矿业大学把一座矿山“搬”进了校园——全国首个智慧矿山工业级实景教学中心正式启用。
在学校力行楼6层智慧矿山生产调度指挥中心,占据整面墙的大屏幕同步显示着井下工作面的矿压情况、设备工况、人员定位等数据。乘电梯下井,彩绘的墙面模拟了447米深的井下岩层剖面。走出电梯,智能化综掘工作面、掘锚工作面顺着运输大巷一一展布,一座完整的井下矿山呈现在眼前。
除了没有真正的“煤炭”,这里和真实矿井完全一致。“整套实训就是要让学生摸透智能开采的运行逻辑,熟练掌握全流程操作,真正适配行业一线的岗位需求。”团队教师、矿业工程学院副院长袁永说。
课堂为什么要长这样?因为行业变了。
团队教师屠世浩记得,上世纪90年代他刚工作时,一个年产量400万吨的矿井要上万名职工,“跟小县城一样”;如今千万吨级的大矿只要三四百人,一个采煤队从四五十人减到七八人,全国65%以上的煤矿产能已实现智能化。
最先感受到压力的,是“采矿学”这门经典课。作为采矿专业分量最重的核心课,它的教材本身就是一部行业技术迭代史。屠世浩2023年接棒主编,对教材进行了大幅度改革:删掉打眼放炮等已淘汰的落后技术,新增智能化开采、无人工作面、充填与负碳开采,甚至把流态化开采等颠覆性技术也写了进去。
“教材要经得起学生一字一句检验,毕业到矿上工作还能作为手边的工具书。”屠世浩说,每年下半年课一讲完,教学团队都要一起捋一下需要修改调整的内容,第二年再版的时候改进。
整个课程体系也跟着变了。袁永介绍,课程被重新切成四大类,基础课、AI课、力学课、实践课,减少重复、强化交叉,总学分从200多分压缩到165分,把更多时间留给学生自主思考。实施分类培养,破解千人一面,学生可以选择本硕博贯通做学术、产学研结合当卓越工程师、面向“一带一路”成长为全球矿业英才。
采矿曾长期贴着“苦险黑”的标签,怎么让“00后”学生学煤爱煤?团队的办法是“六真”——真沟通、真场景、真学习、学习真知识、研究真问题、锻炼真本领。
采矿工程专业2023级学生邢家瑜就是被“六真”改变的人。他大二去山东霄云煤矿实习,下井前看到走廊里整面墙挂满了矿工的全家福,他被深深触动了,“我得做点儿什么”。
从矿山回来以后,他主动敲开老师办公室的门,申请进入科研团队,将参与研发的绿色智能充填技术应用在矿山。“从不想做、不敢做,到主动做,我完成了成长的蜕变,立志保研到采矿工程专业继续学习。”邢家瑜说。
近3年来,采矿专业学生转出率从30%降到了1%,本校保研率从46%升到了72%,矿业工程学科相关专业毕业生超90%进入矿业头部企业,毕业生5年内晋升至企业中层及以上管理、技术岗位的比例超90%,成为推动矿业企业转型发展的中坚力量。
“中国大矿必然有中国矿大的学生,中国矿大的学生必然支撑中国大矿的发展。”这句流传在团队师生之间的话道出了他们的心气和底气。
《中国教育报》2026年11月10日 第03版
作者:本报记者 欧媚 柴葳
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