采礦工程（煤及煤層氣方向）人才培養模式構建與思考

簡闊，茹忠亮，馬國勝，郭少龍，馮睿智

（1.太原科技大學能源與材料工程學院；2.晉城市綜合檢驗檢測中心；3.山西暗石電子技術有限公司，山西晉城 048000）

山西作為能源革命的排頭兵，承擔著能源轉型升級的重任，要從以煤炭為主要能源的“黑色革命”轉向“綠色發展”。在新工科背景下，高校應根據自身的辦學層次和定位，結合地方區域優勢，形成獨特的辦學特色。尤其對于地方高校而言，專業設置應緊密圍繞服務國家和區域經濟社會發展、產業升級對人才的需求。專業設置要從人才培養目標、課程體系、實踐教學、教學方式及專業思政等方面出發，構建具有特色的人才培養模式，為區域經濟轉型升級培養高素質工程技術人才[1]。

一、太原科技大學采礦工程發展的機遇與挑戰

（一）發展機遇

山西是我國煤炭和煤層氣資源的大省。據自然資源部最近發布的全國礦產資源儲量統計表顯示，截至2021年底，全國煤炭和煤層氣資源儲量分別為2 078.85億噸和3 659.68億立方米。其中，山西省的煤炭儲量為494.17億噸，煤層氣儲量為3 336.57億立方米，分別占全國儲量的23.78%和91.17%，均居全國首位。晉城市位于沁水煤田腹地，無煙煤分布廣泛，儲量豐富，擁有晉煤集團、蘭花集團、陽泰集團等大型國有煤炭和煤化工生產企業。同時，晉城也是我國最大的煤層氣開發利用基地，煤層氣儲量豐富、分布廣泛，藍焰、中石油、中聯等煤層氣開采企業在此積極布局。目前，這里已形成了包括煤層氣勘探開發、地面排采、井下抽采、煤層氣集輸、民用燃氣、工業燃料、汽車燃料、瓦斯發電等在內的較完整的煤層氣產業鏈。

煤層氣作為一種優質高效的清潔能源，其開發利用不僅可以有效降低碳排放和大氣溫室效應，而且能有效減少煤炭開采中的瓦斯災害，具有顯著的安全、環保和經濟效益。為有效促進煤層氣產業的快速發展，我國自“十一五”“十二五”以來陸續出臺了《關于進一步加強煤礦瓦斯防治工作的若干意見》《關于進一步加快煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利用的意見》等30多項促進煤層氣產業發展的相關政策文件。煤層氣產業已成為山西能源革命綜合改革的領跑者，同時也為山西低碳綠色發展及實現“碳中和”目標提供了資源支撐。

2015年，原晉煤集團聯合中國礦業大學、中國石油大學、中國地質大學、河南理工大學共同創辦了國內首家煤與煤層氣共采國家重點實驗室。該實驗室聚焦國際煤層氣抽采科技前沿，圍繞煤炭與煤層氣共采的基礎理論、地質評價等重大技術課題開展研究及工程試驗。2008年，建立了博士后科研工作站。2020年，國家煤層氣產品質量監督檢驗中心在晉城市綜合檢驗檢測中心掛牌運營，主要承擔民用煤層氣、車用壓縮煤層氣、天然氣等產品的委托檢驗、仲裁檢驗、買賣雙方第三方公正檢驗，同時還承擔相關檢測方法標準的制訂修訂和檢驗儀器設備的開發等工作。煤與煤層氣共采國家重點實驗室和國家煤層氣產品質量監督檢驗中心兩家國家級科研機構在晉城落戶，為采礦工程（煤與煤層氣）專業建設與發展提供了學科引領。

（二）面臨的挑戰

資源與產業的優勢、政策的支持以及國家級科研機構的引領為地方院校的特色發展提供了良好的基礎。太原科技大學晉城校區為助力地方經濟發展，于2016年開設了采礦工程（煤與煤層氣）專業，至今已畢業三屆學生，累計培養了235名專業技術人才，為山西省高效開發利用煤與煤層氣這兩種優勢礦產資源提供了人才支持。作為中國能源資源的大省，山西承擔著國家能源保障的重要使命，是保障國家能源安全的基石。大力發展能源類專業學科，對于山西省實現傳統能源的轉型升級和綠色發展具有重要意義。

煤炭作為我國的傳統能源，其開采技術已相對成熟。隨著信息技術的不斷發展，人工智能、5G、物聯網、大數據等技術不斷融入煤炭開采，煤礦智能化開采技術的創新和應用展現出新的生機。煤層氣是蘊藏在煤層中的非常規天然氣資源，作為一種清潔能源，其開發利用不僅可以補充我國能源的短缺，而且可以有效降低煤炭開采的瓦斯災害。袁亮、彭蘇萍等院士首先提出了煤與煤層氣共采的新學科方向，旨在解決煤與煤層氣這兩種同源共生資源的安全高效開采。

在當前“碳達峰、碳中和”以及數字化技術融合發展的背景下，地方高校專業建設應以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，貫徹新工科發展理念，深入分析當前新產業、新技術、新模式，提升工科專業人才培養質量，更好地服務山西省經濟轉型，推動山西能源革命的發展。

采礦工程（煤與煤層氣方向）專業作為太原科技大學晉城校區的新專業，為區域經濟發展培養掌握煤與煤層氣共采技術的專業人才，從技術角度、地域性來看都極具地方特色。按照新工科建設要求，新專業要繼承傳統技術、創造新技術，融合多學科，構建具有地方特色的采礦工程新工科人才培養模式[2]。

二、面向新工科的采礦工程專業人才培養模式

（一）提練人才培養目標

采礦工程作為礦業類專業，主要研究和學習礦床開采的理論和方法，同時致力于礦業新技術的發展。根據礦產資源及開采方式的不同，采礦工程可分為煤礦開采（露天開采、井工開采）、金屬礦床開采（露天開采、井工開采）和非金屬礦床開采等類別[3]。由于高校的辦學歷史和地區行業發展的差異，各高校在采礦工程人才培養的側重點各有不同。例如，原煤炭部直屬的中國礦業大學、阜新礦業學院（現遼寧工程技術大學）、山東礦業學院（現山東科技大學）、西安礦業學院（現西安科技大學）、焦作礦業學院（現河南理工大學）和山西礦業學院（并入太原理工大學）等大學主要培養煤炭開采方面的專業技術人才。而原冶金部直屬的北京科技大學、東北大學、武漢鋼鐵學院（現武漢科技大學）、鞍山鋼鐵學院（現遼寧科技大學）和包頭鋼鐵學院（現內蒙古科技大學）等大學則主要培養金屬礦床開采方向的人才。

煤層氣（瓦斯）是與煤伴生、共生的氣體資源，是儲存在煤層中的烴類氣體，主要成分為甲烷，屬于非常規天然氣。中國地質大學最早在2006年開設了“煤及煤層氣工程”本科專業，隨后河南理工大學、中國礦業大學、遼寧工程技術大學也陸續開始了該專業的本科試點招生。2012年教育部對本科專業目錄進行了優化調整，不再單獨設置“煤及煤層氣工程”專業。

沁水煤田是我國最大的無煙煤基地，煤炭變質程度高，煤層氣資源豐富。為了降低煤層瓦斯含量，減少煤礦瓦斯災害，同時開發利用清潔能源，晉煤集團在長期工程實踐中形成了“先采氣、后采煤、采氣采煤一體化”的瓦斯治理原則，并提出了“三區聯動井上下立體抽采”瓦斯治理模式[4]。考慮國家與地區的發展、行業與企業的需求以及學校的特色與定位，太原科技大學晉城校區于2016年開設采礦工程（煤與煤層氣）專業，為推進山西能源革命綜合改革培養專業人才。

（二）重構課程教學體系

表1 課程學分及所占學分比例表

為了實現人才培養目標，太原科技大學的采礦工程專業課程體系分為五個類別：通識教育課程、學科基礎課程、專業課程、個性培養課程和實習實踐訓練課程。其中，學科基礎課程包括數理基礎、大類基礎和專業基礎課程。各類課程的學分及所占比例如表1所示。

從工科人才專業技能角度來看，培養方案中的課程又可劃分為學科基礎模塊、專業基礎模塊、煤炭開采模塊、煤層氣開采模塊和實習實踐模塊五大部分，具體的課程劃分見圖1。

圖1 課程模塊分解

（三）加強實踐基地建設

應用型本科專業學生的實踐經驗和實踐能力對提升就業競爭力至關重要，同時也反映了學生將理論與實際結合，運用所學知識解決問題的能力。實習基地的建設為專業實習和實訓提供了重要保障。我校在采礦工程專業建設過程中，已在晉煤集團、蘭花集團、藍焰煤層氣、煤與煤層氣共采國家重點實驗室、國家煤層氣產品質量監督檢驗中心、陽泰集團、蘭花煤層氣、皇城相府集團、長平煤礦、趙莊煤礦、寺河煤礦等煤炭和煤層氣開采企業建立了學生實習基地。這些基地共同制定了完善的實習課程、實習管理制度和考評制度，同時聘請了一批企業工程師為兼職教師，定期為我校師生進行技術培訓。在實習基地建設的過程中，通過與地方企業的合作交流，構建了系統的實踐教學和實習管理體系，通過頂崗實習提高了學生理論與實際相結合的能力，為相關課程設計和畢業設計做好前期準備，為學生的就業和職業發展打下了良好的基礎。

（四）改革課堂教學模式

隨著網絡信息科技的發展，線上教學正逐漸改變傳統的高校課堂教學方式。一方面，我們從愛課程、超星爾雅和中國大學MOOC等網絡教學平臺篩選適合采礦工程專業的優質線上教學資源，同時也組織教學團隊結合課程特點，開展線上課程、線上線下混合教學、線上虛擬仿真等不同類型的教學模式。教師通過布置線上學習任務，使學生能夠充分利用課余時間自主學習，緩解專業課內容增加和課時縮短的矛盾。我們打造了采礦工程視頻庫、案例庫，通過案例講解的方式激發學生的學習興趣，培養學生的終身學習能力。

（五）挖掘專業思政元素

人們對煤礦的傳統印象導致招生困難，畢業生不愿意到一線工作。這是國內所有高校采礦工程專業面臨的共同難題。礦業是國民經濟的基礎產業，是國家發展的支柱之一，事關國家安全。特別是在當前世界格局動蕩、俄烏戰爭持續的背景下，能源安全顯得尤為重要。在“采煤學”“巖石力學”等專業課程教學過程中，我們結合時事，講述我國煤炭工業飛速發展的歷史，培養學生的民族自豪感和責任感。我們講述宋振騏、錢鳴高、鮮學福、武強、何滿朝等礦業界院士的成長歷程及突出貢獻，學習他們“終身獻身煤礦事業”“生命不息，奮斗不止”的崇高精神。

煤礦智能化建設是變革煤炭傳統生產方式的重要舉措，引領煤礦進入智能化采煤新時代。截至2022年，山西省已完成22座礦井的智能化升級改造，建成了548個智能化采煤、掘進工作面，智能化科技的廣泛應用大幅提升了礦井的采掘效率，降低了工人勞動強度，有效地提升了礦山安全生產水平，對實現煤炭高質量轉型發展、保障能源安全具有重大意義。煤礦科技的發展對采礦工程人才培養提出了更高的要求。

三、結束語

立足于山西能源革命綜合改革，并結合時代背景及區域優勢，本文全面分析了太原科技大學采礦工程專業人才培養所面臨的機遇和挑戰。以新工科建設目標為導向，我們分別從凝練人才培養目標、重構課程體系、加強實踐基地建設、改革課堂教學模式和挖掘專業思政元素五個方面進行了人才培養模式的改革與探索。目的是培養具有愛國愛家情懷、精湛業務技能、工匠精神和開拓進取精神的高素質應用型采礦工程專業人才，從而助力山西經濟的高質量轉型發展。