《智能開采技術》課程教學大綱

《智能開采技術》課程教學大綱課程名稱：智能開采技術英文名稱：IntelligentMiningTechnology課程編號：60103377M課程性質：必修□選修課程類別：□通識課程專業(yè)課程￡實踐教學適用專業(yè)：采礦工程專業(yè)課程學時：32學時（理論32學時，實驗0學時）課程學分：2應開課學期：第六學期先修課程：《采礦學》、《礦山機械》、《井巷工程》、《煤礦地質學》、《礦山壓力與巖層控制》、《礦井通風與安全》任課學院、系部：能源科學與工程學院采礦工程系一、課程簡介《智能采礦》是采礦工程專業(yè)主干課程之一，是為了適應煤炭行業(yè)科技發(fā)展對人才和知識的需求，講述信息化、智能化在煤礦生產、管理和建設中的應用。該課程包括了采煤方法、綜采工藝智能控制系統(tǒng)、綠色智能礦山等綜合性知識體系。課程包括了采煤方法及工藝、采煤機智能化技術、液壓支架智能化技術、綜采面運輸裝備智能化技術、乳化液泵站智能化技術、智能化綜采工作面集控技術、綜采工作面智能化開采新技術等內容。通過本課程的學習，使學生樹立正確而較為全面的智慧礦山、智能開采技術和智能化應用于礦山帶來的全新理念和運營模式，為學生今后從事采礦工程設計、智慧礦山建設與管理、智能化綜采面生產工藝建設與管理以及科學研究奠定基礎。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關系（一）課程目標課程總目標：本課程為了適應煤炭行業(yè)科技發(fā)展對人才和知識的需求，講述信息化、智能化在煤礦生產、管理和建設中的應用而建設的一門線上課程。通過本課程的學習，使學生樹立正確而較為全面的智慧礦山、智能開采技術和智能化應用于礦山帶來的全新理念和運營模式，為學生今后從事采礦工程設計、智慧礦山建設與管理、智能化綜采面生產工藝建設與管理以及科學研究奠定基礎。同時了解中國大型采煤裝備制造業(yè)從小到大，到趕超世界先進水平背后的艱辛歷程。在充分闡釋中國裝備制造業(yè)創(chuàng)新成就的同時，展望了中國裝備制造業(yè)邁向高端制造的未來前景。課程目標1：掌握智能采礦的概念、架構及智能生產系統(tǒng)體系，了解智能采礦的基本方法、工藝和控制系統(tǒng)，認識國家關于智能化礦井建設的規(guī)劃和政策；課程目標2：了解大型采煤裝備從引進、吸收到最終實現(xiàn)國產化的創(chuàng)新驅動和制造強國發(fā)展歷程，掌握智能化無人綜采工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機以及乳化液泵站單機智能化以及集控平臺技術，能夠針對具體綜采面設計智能控制系統(tǒng)及基本架構，熟悉智能綜采工作面的系統(tǒng)原理、組成及基本的故障診斷與維修；課程目標3：掌握智能化無人綜采工作面智能感知、智能決策和智能控制技術，了解高精度傳感器、慣性導航、5G通信技術在智能工作面的應用，以及當前國內外先進智能化礦井現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，能正確認識現(xiàn)代化技術對采礦行業(yè)的巨大影響。（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應關系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求指標點1．掌握智能采礦的概念、架構及智能生產系統(tǒng)體系，了解智能采礦的基本方法、工藝和控制系統(tǒng)，認識國家關于智能化礦井建設的規(guī)劃和政策。畢業(yè)要求1.工程知識：能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決復雜采礦工程問題。指標點1.2：具備采礦工程專業(yè)知識和技能，能夠參與或帶領團隊解決礦井設計、工程施工、煤炭開采、礦區(qū)環(huán)境治理過程中的技術經濟等復雜問題。2．了解大型采煤裝備從引進、吸收到最終實現(xiàn)國產化的創(chuàng)新驅動和制造強國發(fā)展歷程，掌握智能化無人綜采工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機以及乳化液泵站單機智能化以及集控平臺技術，能夠針對具體綜采面設計智能控制系統(tǒng)及基本架構，熟悉智能綜采工作面的系統(tǒng)原理、組成及基本的故障診斷與維修。畢業(yè)要求2：問題分析能力：能夠運用專業(yè)技能識別、表達、并通過文獻研究分析采礦工程與智能開采技術中的實際問題，以獲得有效結論。指標點2.1：能夠運用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，識別與判斷煤炭開采過程中的工程條件、生產系統(tǒng)、設備狀況、安全隱患等工程現(xiàn)象和工程特征。指標點2.2：通過資料收集、文獻檢索、模型構建等方法，研究采煤工藝、礦山壓力、巷道施工、礦井通風、災害防治等工程問題中的客觀規(guī)律，具備分析復雜采礦工程問題的基本能力。3．掌握智能化無人綜采工作面智能感知、智能決策和智能控制技術，了解高精度傳感器、慣性導航、5G通信技術在智能工作面的應用，以及當前國內外先進智能化礦井現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，能正確認識現(xiàn)代化技術對采礦行業(yè)的巨大影響。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能力：能夠針對礦產資源開發(fā)和利用過程中的工程問題，選擇與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工具和信息技術工具。指標點5.1：了解礦井常用參數(shù)測試與數(shù)據(jù)采集技術、方法與裝備，針對具體的研究或開發(fā)對象，選擇合適的現(xiàn)代工具進行工程解釋、反演或預測，并考慮所選工具的局限性。指標點5.2：掌握CAD繪圖工具、計算機編程技術、數(shù)值分析軟件、圖像處理工具等，具備參與礦山技術革新與新方法、新工藝、新裝備應用的基本能力。三、課程教學的基本內容及教學安排（課程內容需細化到章、節(jié)和知識點，并說明授課學時、實驗項目及類型或實踐教學具體安排）（一）課程教學的內容及學時安排知識單元知識點學時數(shù)課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.采煤方法及工藝知識點1.1：智能采礦的基本概念；知識點1.2：采煤方法的概念及分類；知識點1.3：采煤工藝及其演變；知識點1.4：采煤工作面工藝設計；知識點1.5：放頂煤開采技術；知識點1.6：千萬噸工作面采煤方法示例；060課程目標12.采煤機智能化技術知識點2.1：采煤機的基本結構與工作原理；知識點2.2：采煤機定位定姿技術；知識點2.3：采煤機自動截割技術；知識點2.4：采煤機狀態(tài)控制技術；知識點2.5：薄煤層采煤機自動化技術；050課程目標23.液壓支架智能化技術知識點3.1：液壓閥；知識點3.2：支架液壓系統(tǒng)；知識點3.3：支架電液控制系統(tǒng)；知識點3.4：支架電液控制系統(tǒng)的主要設備；040課程目標24.綜采面運輸裝備智能化技術知識點4.1：刮板運輸機轉載機智能化技術；知識點4.2：膠帶輸送機基本結構與工作原理；知識點4.3：膠帶輸送機智能化技術；040課程目標25.乳化液泵站智能化技術知識點5.1：乳化液泵站結構與工作原理；知識點5.2：乳化液泵站智能供液技術；知識點5.3：乳化液泵站供液系統(tǒng)智能檢測診斷技術；040課程目標26.智能化綜采工作面集控技術知識點6.1：智能化綜采面集控平臺架構及組成；知識點6.2：智能化綜采面子系統(tǒng)配置及功能；知識點6.3：智能化綜采面生產工藝；050課程目標37.智能化綜采工作面集控技術知識點7.1：澳大利亞煤礦長壁工作面智能化現(xiàn)狀；知識點7.2：綠色智能礦山；知識點7.3：礦井5G通信技術；040課程目標3合計0320四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程要求學生先修《采礦學》、《礦山機械》、《井巷工程》、《煤礦地質學》、《礦山壓力與巖層控制》、《礦井通風與安全》等課程，并且對自動化原理、人工智能、計算機技術有一定了解。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級規(guī)劃教材）袁瑞甫，范京道.綜采工作面智能化開采技術[M].應急管理出版社,2022（二）其他教學資源王國法，劉峰.中國煤礦智能化發(fā)展報告[M].科學出版社,2020范京道.智能化無人綜采技術[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2017霍丙杰.煤礦智能化開采技術[M].應急管理出版社,2020方新秋,梁敏富.智能采礦導論.中國礦業(yè)大學出版社[M],徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2020六、教學方法與學習建議授課方式：由于《智能采礦》是采礦專業(yè)最重要的核心課程之一，課程內容里專業(yè)概念多、知識點多，難點多，因此，采用線上、線下教學方法共同使用、共同配合的教學方法，以達到充分利用線上課程學習方便、不受時間限制、可重復學習以及線下教學師生交流方便、講解詳細的優(yōu)點，達到最好的教學效果。課程重點和難點：采煤機、液壓支架、刮板運輸機、轉載機、膠帶輸送機、乳化液泵站等采煤裝備的機械結構和工作原理、單機智能化技術以及包含采煤機自主定位、自動截割、工作面調直、液壓支架自動跟機補壓、運輸系統(tǒng)工況環(huán)境智能監(jiān)控和裝備故障智能診斷等在內的無人工作面智能化生產技術。后續(xù)自主學習建議：學生應充分利用線上課程教學視頻、課件等資源多次觀看學習，按照課程安排認真完成各章節(jié)知識點單元測試，積極主動參與課程討論區(qū)，充分發(fā)揮線上多媒體教學優(yōu)勢，提高學習效率和動力。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核（說明考核方式及占總成績的比例）《智能采礦》線上課程主要通過中國大學MOOC平臺進行線上學習。課程學習時間預計持續(xù)7周，每周發(fā)布4個知識點，共計28個知識點。學生可以自由選擇時間觀看教學視頻，但必須在每周內完成對應章節(jié)內容的的單元測試，并且就自己學習過程中遇到的問題積極參與討論區(qū)的課程交流和答疑。所有知識點學習完成后，將會開展線上期末考試。試卷考題均來自上述單元測試題，每人試卷均由題庫隨機抽題產生。學生需要在規(guī)定時間內進入平臺完成考試試卷并提交。課程最終成績主要由單元知識點測試成績（50%）+課程討論（10%）+期末成績（40%）三部分組成。（二）課程目標與考核內容的關系課程具體目標與知識單元和考試內容的關系如下：課程目標知識單元考試內容1．掌握智能采礦的概念、架構及智能生產系統(tǒng)體系，了解智能采礦的基本方法、工藝和控制系統(tǒng)，認識國家關于智能化礦井建設的規(guī)劃和政策。智能采礦的基本概念采煤方法的概念及分類采煤工藝及其演變千萬噸工作面采煤方法示例單元知識點測試+課程討論+期末成績2．了解大型采煤裝備從引進、吸收到最終實現(xiàn)國產化的創(chuàng)新驅動和制造強國發(fā)展歷程，掌握智能化無人綜采工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機以及乳化液泵站單機智能化以及集控平臺技術，能夠針對具體綜采面設計智能控制系統(tǒng)及基本架構，熟悉智能綜采工作面的系統(tǒng)原理、組成及基本的故障診斷與維修。采煤機智能化技術運輸裝備智能化技術液壓支架智能化技術乳化液泵站智能化技術單元知識點測試+