謝嘉成，王學(xué)文*，郭永昌，廉自生

（1.太原理工大學(xué) 機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.煤礦綜采裝備山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024）

在新工科、工程教育認(rèn)證和一流專業(yè)等大背景下，要求機(jī)械工程的畢業(yè)生掌握課本理論知識(shí)，并具備一定的工程實(shí)踐能力[1]，能夠解決復(fù)雜的工程問(wèn)題[2]。其中，工程教育認(rèn)證2020版認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了“工程知識(shí)”“問(wèn)題分析”“設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案”“研究”等12點(diǎn)畢業(yè)要求，著力全面提升學(xué)生的綜合實(shí)踐能力[3]。工科背景學(xué)生綜合能力的提高離不開(kāi)完備的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐條件[4]，但在當(dāng)下疫情進(jìn)入常態(tài)化的大背景下，校外等一線的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)與實(shí)踐受到限制，“云實(shí)習(xí)”“校內(nèi)實(shí)習(xí)”“虛擬仿真實(shí)習(xí)”等紛紛進(jìn)入課程體系[5]，成為替代解決方案，但效果均不太理想。因此，如何在實(shí)驗(yàn)室條件下建設(shè)完備的且具有工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)條件，成為工科實(shí)踐亟待解決的問(wèn)題。太原理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，以智能煤機(jī)裝備為背景[6]，服務(wù)山西省“能源革命”的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略需求[7]，如何高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)地培養(yǎng)出新時(shí)代“智能+”背景下的合格機(jī)械工程背景專業(yè)畢業(yè)生，成為了重要的教學(xué)研究課題。

而涉及到煤機(jī)裝備，由于煤礦環(huán)境危險(xiǎn)[8]，學(xué)生到礦井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)存在影響安全生產(chǎn)和自身安全難以保障的問(wèn)題[9]，缺乏實(shí)驗(yàn)和時(shí)間場(chǎng)地是智能煤機(jī)裝備方向所面臨的重要問(wèn)題[10]。因此，能在實(shí)驗(yàn)室條件下布置一套綜采裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成為了可行性方案。因此，一些高校建立起了采煤機(jī)和液壓支架等單一綜采設(shè)備模型，或者構(gòu)建了一些縮小版的綜采工作面模擬系統(tǒng)[11]，為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和進(jìn)行實(shí)踐提供了良好的基礎(chǔ)[12]。但存在的問(wèn)題如下。

（1）體現(xiàn)不出真實(shí)的配套關(guān)系：三機(jī)配套要求很高，對(duì)于學(xué)生理解井下設(shè)備運(yùn)行的工藝、動(dòng)作、靜態(tài)動(dòng)態(tài)和配套尺寸等具有重要作用。（2）體現(xiàn)不出真實(shí)的電氣、液壓的驅(qū)動(dòng)關(guān)系：學(xué)生本科階段學(xué)習(xí)了機(jī)電傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等相關(guān)知識(shí)，正好需要在實(shí)物上進(jìn)行操作學(xué)習(xí)，而液壓電氣系統(tǒng)較為復(fù)雜，為節(jié)約成本，模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)多采用簡(jiǎn)單的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，如液壓支架的立柱油缸等換成了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)也配置了簡(jiǎn)易電機(jī)，體現(xiàn)不出真實(shí)性。（3）沒(méi)有體現(xiàn)出系統(tǒng)性：不能系統(tǒng)認(rèn)知整體工作面的運(yùn)行狀態(tài)。綜采工作面是一個(gè)大系統(tǒng)，機(jī)械、電氣、液壓、供電、安全等有機(jī)結(jié)構(gòu)，當(dāng)前體現(xiàn)不出這些關(guān)系。（4）與智能綜采相差較遠(yuǎn)：智能采煤近年來(lái)發(fā)展迅速，而當(dāng)前的模型試驗(yàn)臺(tái)距離智能化相差太遠(yuǎn)，有的液壓支架還是手動(dòng)操作，連電液控制都沒(méi)有達(dá)到，更不要說(shuō)現(xiàn)代化的集控中心。

為此，筆者在長(zhǎng)期積累的煤機(jī)裝備領(lǐng)域教學(xué)、科研及產(chǎn)學(xué)研合作資源的基礎(chǔ)上，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作的方式聯(lián)合共建“煤礦綜采成套裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，并進(jìn)行了升級(jí)改造，旨在建設(shè)自動(dòng)化綜采工作面實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室配備成套綜采工作面開(kāi)采設(shè)備，建設(shè)一個(gè)小型的綜采工作面作業(yè)環(huán)境，通過(guò)改造并配套自動(dòng)化核心部件和裝置，實(shí)現(xiàn)該試驗(yàn)綜采工作面的自動(dòng)化采煤。滿足本科生實(shí)踐教學(xué)能力的培養(yǎng)，并在該工作面通過(guò)不斷的試驗(yàn)和研究開(kāi)發(fā)新的綜采工作面自動(dòng)化部件和裝置。建設(shè)完成的這套設(shè)備需為本科生身臨其境的進(jìn)行教學(xué)實(shí)習(xí)、科學(xué)研究以及企業(yè)智能化綜采技術(shù)培訓(xùn)提供基礎(chǔ)。

1 改造動(dòng)力

煤礦綜采裝備及系統(tǒng)屬于大型設(shè)備、系統(tǒng)極為復(fù)雜、成本高，建設(shè)一套高要求的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)難度極大，因此首先需具備改造動(dòng)力，產(chǎn)學(xué)研合作各方才能協(xié)同完成。

1.1 本科教學(xué)的動(dòng)力

智能煤機(jī)裝備方向?qū)嵺`能力培養(yǎng)，首先會(huì)考慮到安全問(wèn)題，下井到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知實(shí)踐和煤機(jī)裝備生產(chǎn)企業(yè)。實(shí)習(xí)時(shí)間受到限制，女生不能下井，只能粗略瀏覽和走馬觀花，只能進(jìn)行一個(gè)認(rèn)知，進(jìn)行不了細(xì)致和深入的學(xué)習(xí)與研究。對(duì)于本科生的訴求來(lái)說(shuō)，一般而言不會(huì)選擇煤礦作為工作單位，但煤礦機(jī)械裝備井下工作惡劣，其可靠性和復(fù)雜性較傳統(tǒng)機(jī)械有過(guò)之而無(wú)不及，其涉及到的相關(guān)設(shè)計(jì)與制造理論和通用機(jī)械設(shè)備也有相似性。因而，對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)，激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)力，以煤礦機(jī)械裝備為背景進(jìn)行學(xué)習(xí)，把課本上學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)付諸實(shí)踐，對(duì)于其以后從事其他機(jī)械行業(yè)背景的工作，有相當(dāng)大的好處，可有效提升其實(shí)踐能力。

因此，在實(shí)驗(yàn)室條件下建立一套和井下完全一致的小型綜采工作面設(shè)備非常關(guān)鍵，且和相關(guān)專業(yè)課、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行緊密結(jié)合，能夠取得積極的效果?，F(xiàn)在讀研率越來(lái)越高，而機(jī)械設(shè)計(jì)作為本學(xué)科的最重要方向之一，會(huì)吸引很多同學(xué)進(jìn)行讀研和讀博。因此，總體來(lái)說(shuō)，學(xué)生有認(rèn)知和學(xué)習(xí)的動(dòng)力，會(huì)選擇本方向進(jìn)行深造。他們?cè)谶M(jìn)入研究生后，因?yàn)橛辛吮究粕南嚓P(guān)知識(shí)能夠快速進(jìn)入課題，隨之也轉(zhuǎn)化為科研需求。

1.2 科學(xué)研究的動(dòng)力

對(duì)于老師來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題、研究的問(wèn)題越前沿，對(duì)于本科生的指導(dǎo)意義越大，教學(xué)和科研兩者相互促進(jìn)。深入煤礦井下一線工作面，發(fā)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，基于自身專業(yè)背景與基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行解決，是本方向老師的基本科研動(dòng)力。

而直接在煤礦進(jìn)行試驗(yàn)受到防爆、安全等限制，在實(shí)驗(yàn)室條件下搭建出能模擬井下工況的相關(guān)試驗(yàn)臺(tái)顯得很關(guān)鍵，能安全進(jìn)行各項(xiàng)問(wèn)題研究，研究完成后再在井下現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。因此，老師們有建立地面綜采實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的需求。

1.3 企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力

為了推進(jìn)煤礦綜采裝備智能化發(fā)展[13]，加快智慧煤礦建設(shè)，提高煤礦一線人員的智能化技術(shù)水平，煤炭生產(chǎn)和煤機(jī)裝備制造企業(yè)要想進(jìn)行發(fā)展，重要的是智能化人才的培養(yǎng)、企業(yè)培訓(xùn)，全方位提高自身的素質(zhì)。而在井下操作與培訓(xùn)也受到極大限制。而在地面上只進(jìn)行理論培訓(xùn)，也很難取得滿意效果。因此，在實(shí)驗(yàn)室條件下能進(jìn)行與井下工作環(huán)境一致的實(shí)訓(xùn)操作環(huán)節(jié)訓(xùn)練也很關(guān)鍵。所以，企業(yè)在構(gòu)建地面綜采系統(tǒng)上也有較大需求。

1.4 科普需求

國(guó)家科技部和山西省科技廳規(guī)定，每年的省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室需要承擔(dān)相關(guān)的科普性工作，一般會(huì)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放周活動(dòng)，社會(huì)各界、學(xué)生等都有意愿看井下的實(shí)際條件。

2 建設(shè)總體方案

如圖1所示，在政策、學(xué)生、教師、企業(yè)等條件保障下，從裝備、信息化、配套設(shè)備、基礎(chǔ)保障條件等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的升級(jí)改造，改造后可以完成綜采工作面整體認(rèn)知、裝備配套與設(shè)備結(jié)構(gòu)關(guān)系、機(jī)電信息、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方面工作。最終進(jìn)行以提升本科教學(xué)人才培養(yǎng)中實(shí)踐能力為核心的“1”的應(yīng)用，再輔之以科研應(yīng)用、技術(shù)培訓(xùn)和科普應(yīng)用“3”方面的應(yīng)用，形成“1+3”的應(yīng)用體系。

圖1 改造運(yùn)行思路圖

3 改造方案設(shè)計(jì)

3.1 整體裝備設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)目標(biāo)是在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)一個(gè)30 m長(zhǎng)的小型工作面，基于某礦業(yè)公司與我實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，將一套在井下服役過(guò)的采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)加之實(shí)驗(yàn)室原來(lái)?yè)碛械钠C(jī)、乳化液泵站等，放到了實(shí)驗(yàn)室，完整再現(xiàn)了井下綜采工作面的真實(shí)設(shè)備。

在設(shè)備到貨前，提前準(zhǔn)備大型鋼板鋪在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)下方，對(duì)1 140 V的高壓電進(jìn)行設(shè)備改造，購(gòu)買(mǎi)移動(dòng)變電站等，課題體現(xiàn)出一個(gè)完整工作面的相關(guān)效果。

在收到的104份統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，有64.8%的志愿者為在校研究生，其余本科生各個(gè)年級(jí)均有分布。被調(diào)查者所學(xué)的專業(yè)種類豐富，涵蓋英語(yǔ)、通信、材料、機(jī)械、電氣、法律、電子、旅游管理、港航等十余個(gè)專業(yè)。志愿者們英語(yǔ)水平總體較高，73.8%通過(guò)了英語(yǔ)專業(yè)八級(jí)或大學(xué)英語(yǔ)六級(jí)，37.7%通過(guò)專業(yè)英語(yǔ)四級(jí)或大學(xué)英語(yǔ)四級(jí)，另有通過(guò)上海中口、BEC中級(jí)或人事部翻譯資格考試三級(jí)口譯等。

3.2 裝備改造

有了設(shè)備后，由于是井下廢舊設(shè)備，首先需檢查設(shè)備是否完好，滿足基本功能要求。盡管與現(xiàn)在使用的自動(dòng)化程度較高的設(shè)備在機(jī)械結(jié)構(gòu)上大致不變，但在控制方式、傳感器安裝等方面差別較大。例如，液壓支架仍然是傳統(tǒng)地通過(guò)人為扳動(dòng)操作桿進(jìn)行操作，與現(xiàn)在的電液控制操作方式截然不同。因此針對(duì)幾大設(shè)備分別進(jìn)行了相關(guān)改進(jìn)。（1）針對(duì)采煤機(jī)，將原各控制信號(hào)采出到PLC中，經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸，配備遙控器和遠(yuǎn)程操控按鈕，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集等功能。（2）液壓支架進(jìn)行電液控制系統(tǒng)改造，并集成相關(guān)姿態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)與采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)協(xié)調(diào)控制。（3）其他，配套了一套小型的乳化液泵站系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備一套儲(chǔ)能器，保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定供液。

3.3 信息化智能化改造

傳統(tǒng)井下工作面設(shè)備主要通過(guò)多個(gè)工人進(jìn)行配合操控。而當(dāng)前，智能化工作面已通過(guò)高度的信息化、高精度的感知元件和集中控制的方式進(jìn)行操控，因此需進(jìn)行信息化和智能化改造。

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，建立了一個(gè)有線通訊與無(wú)線覆蓋相結(jié)合的通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝備間的互通互聯(lián)，加裝了集中控制中心，配備工作面智能控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具備井下綜采成套裝備實(shí)際工況運(yùn)動(dòng)學(xué)的能力，模擬井下工作面的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。在試驗(yàn)大廳距離不遠(yuǎn)的辦公樓的會(huì)議室，也同樣安裝了遠(yuǎn)程調(diào)度大屏幕，模擬地面的遠(yuǎn)程調(diào)度中心，并可以通過(guò)井下通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化采煤，完全具備了井下高水平智能化綜采工作面的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 煤礦綜采成套裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.4 總體完善

為了能夠進(jìn)行改造，還安裝了相關(guān)防護(hù)欄，在上面粘貼了智能化設(shè)備及系統(tǒng)的最新科研成果框圖。實(shí)驗(yàn)室還專門(mén)安排一位實(shí)驗(yàn)人員負(fù)責(zé)安全，配備實(shí)驗(yàn)演示員規(guī)范性地操作實(shí)驗(yàn)，為本科生進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)與講解。添加了視頻監(jiān)控，24 h對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證安全，取得了積極的效果。

3.5 改造成果

如圖3所示，改造后的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可完成現(xiàn)代智能工作面的展示，無(wú)論從裝備布置、裝備結(jié)構(gòu)，還是通訊、信息、監(jiān)測(cè)、控制等裝置方面均盡量還原真實(shí)的工作場(chǎng)景。

圖3 煤礦綜采成套裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

（1）裝備結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)學(xué)：完整再現(xiàn)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架的全部基礎(chǔ)知識(shí)，其工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳動(dòng)、作用動(dòng)作等。可展示設(shè)備完整的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)配套關(guān)系，采煤工藝流程等。在完成采煤機(jī)單機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)上，集控中心還能將其他各單機(jī)或子系統(tǒng)信號(hào)采集回來(lái)，進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，根據(jù)工藝、實(shí)時(shí)配套運(yùn)行條件和突發(fā)情況變化等，實(shí)時(shí)調(diào)整三機(jī)運(yùn)行條件，完成不同運(yùn)行工況條件下的自動(dòng)采煤和協(xié)同運(yùn)行。（2）自動(dòng)化監(jiān)控：在會(huì)議室模擬量地面調(diào)度中心，完全模擬和實(shí)現(xiàn)了井上和井下的監(jiān)控效果。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 本科生教學(xué)應(yīng)用

綜采工作面中的采煤機(jī)、刮板機(jī)、液壓支架占到了基本課程2/3以上的內(nèi)容和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，其中包括煤巖的機(jī)械物理性質(zhì)、掘進(jìn)機(jī)械、采煤機(jī)械、支護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理的課程。相關(guān)培養(yǎng)環(huán)境如下。

（1）采掘運(yùn)裝備課程教學(xué)（包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)）：本課程核心是通過(guò)課堂學(xué)習(xí)采掘運(yùn)裝備的基礎(chǔ)理論知識(shí)，特色在于實(shí)驗(yàn)室條件下的真實(shí)設(shè)備參觀進(jìn)行認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。（2）采掘運(yùn)裝備專業(yè)方向課程設(shè)計(jì)：基于課堂所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行采掘運(yùn)裝備的設(shè)計(jì)與繪圖。（3）采掘運(yùn)裝備畢業(yè)實(shí)習(xí)：前往企業(yè)參觀煤機(jī)裝備生產(chǎn)車間，深入學(xué)習(xí)裝備的結(jié)構(gòu)、功能、生產(chǎn)和應(yīng)用中的相關(guān)內(nèi)容。（4）采掘運(yùn)裝備畢業(yè)設(shè)計(jì)：利用本科課程掌握的機(jī)械專業(yè)知識(shí)和相關(guān)參考文獻(xiàn)，解決采掘運(yùn)裝備實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜工程問(wèn)題。

以一位同學(xué)為例，該生在大四經(jīng)過(guò)采掘運(yùn)機(jī)械課程的學(xué)習(xí)，了解了液壓支架在井下工作的具體作用和問(wèn)題，產(chǎn)生了濃厚的興趣。在課程設(shè)計(jì)中，又以實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的ZZ4000/18/38液壓支架設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐為背景，開(kāi)展整體支架的設(shè)計(jì)。畢業(yè)實(shí)習(xí)又前往相關(guān)的煤機(jī)裝備廠家進(jìn)行實(shí)踐與學(xué)習(xí)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)又以“液壓支架的虛擬監(jiān)測(cè)”液為題開(kāi)展研究，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相關(guān)支架上布置傳感器進(jìn)行相關(guān)研究。其研究成果在中國(guó)機(jī)械行業(yè)卓越工程師教育聯(lián)盟“恒星杯”畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽中獲得佳績(jī)，獲得校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。

在本科生教學(xué)中，常常會(huì)遇到理論與實(shí)際脫離的情況，利用本系統(tǒng)可以使學(xué)生生動(dòng)形象地了解采掘運(yùn)裝備各部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)際工作中的工作流程，被機(jī)械、礦業(yè)為主體的學(xué)生群體廣泛接受，受到好評(píng)。已運(yùn)行5 a，承擔(dān)了本科生1 000人的課程實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)輔導(dǎo)等工作。基于此，學(xué)生的實(shí)踐能力得到了大幅提升。以此為背景開(kāi)展本科畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)工作，也取得了很好的效果。

4.2 科研應(yīng)用

研究生教育階段，依托實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，已改造了煤巖截割、位姿監(jiān)測(cè)、液壓驅(qū)動(dòng)、遠(yuǎn)程集控、液力傳動(dòng)等以煤礦綜采裝備為背景各種實(shí)驗(yàn)臺(tái)，充分為煤礦綜采裝備的難題和技術(shù)問(wèn)題提供全面支撐。

已連續(xù)3年培養(yǎng)出校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)生，培養(yǎng)研究生在17～20級(jí)綜合成績(jī)均獲取過(guò)全院第一，且成果顯著：發(fā)表SCI/EI論文7篇，其中SCI二區(qū)1篇；發(fā)明專利3項(xiàng)；主持研究生項(xiàng)目4項(xiàng)；獲得研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金4次，學(xué)業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金特等獎(jiǎng)1次。積極參加研究生創(chuàng)新實(shí)踐系列大賽，包括數(shù)學(xué)建模大賽、機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等賽事取得佳績(jī)。其中研究生畢業(yè)升學(xué)985、211高校博士5名，證明培養(yǎng)模式在不斷的優(yōu)化。

4.3 智能化培訓(xùn)應(yīng)用

為了推進(jìn)煤礦綜采裝備智能化發(fā)展，加快智慧煤礦建設(shè)，提高煤礦一線人員的智能化技術(shù)水平，某礦業(yè)集團(tuán)與我校利用雙方共同創(chuàng)建的智能化煤礦綜采裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展煤礦綜采裝備智能化技術(shù)培訓(xùn)工作。面向的對(duì)象包括煤礦綜采生產(chǎn)管理人員、運(yùn)維人員技術(shù)、設(shè)備操作人員和應(yīng)屆畢業(yè)新入職大學(xué)生等4個(gè)層次。培訓(xùn)的內(nèi)容主要包括：除理論學(xué)習(xí)實(shí)踐外，還在本系統(tǒng)上進(jìn)行相關(guān)實(shí)操訓(xùn)練。

培訓(xùn)相繼進(jìn)行了10余期，涉及人數(shù)超過(guò)600人，均成為該煤炭集團(tuán)中各煤礦活躍在一線的具備智能化能力的相關(guān)業(yè)務(wù)骨干。當(dāng)前已有多個(gè)煤礦完成了智能化改造，這些培訓(xùn)學(xué)員在工作崗位中基于理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐，并結(jié)合自己的聰明才智積極投身智能化礦山的建設(shè)，已經(jīng)有1個(gè)煤礦和3個(gè)工作面建設(shè)等通過(guò)山西省的智能化工作面驗(yàn)收[14]，有的甚至成為成為國(guó)家級(jí)的示范礦井[15]。某培訓(xùn)學(xué)員還在山西省“我為轉(zhuǎn)型發(fā)展做貢獻(xiàn)”演講大賽中，結(jié)合智能化培訓(xùn)的相關(guān)經(jīng)歷進(jìn)行演講，獲得了三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。

4.4 科普應(yīng)用

山西省科技活動(dòng)周活動(dòng)已延續(xù)8個(gè)年頭，每年的5-6月，山西省國(guó)家和省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將集中面向社會(huì)各界有組織地開(kāi)展成果和科研條件展示、科普講座、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、學(xué)術(shù)交流、參觀訪問(wèn)等形式多樣的公益性公眾開(kāi)放活動(dòng)。本系統(tǒng)作為煤礦綜采裝備山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主要展示內(nèi)容，在每年省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放周期間受到了廣大群眾與部分科研單位的青睞，效果明顯，共接待了教師、工人、科研人員、大中小學(xué)生等各類社會(huì)群體，完成了上千人的科普工作。

5 結(jié)論

（1）總體來(lái)說(shuō)，本系統(tǒng)的成功建設(shè)和應(yīng)用得出通過(guò)產(chǎn)學(xué)研的合作方式，在實(shí)驗(yàn)室條件下建設(shè)高仿真度條件的煤礦綜采成套裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，具有可行性，可廣泛應(yīng)用于“1+3”等教學(xué)科研技術(shù)培訓(xùn)公共服務(wù)等活動(dòng)。

（2）創(chuàng)新了一種“實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)+教學(xué)”融合的實(shí)踐教學(xué)新模式。本科生從枯燥無(wú)味的課堂進(jìn)入到全新學(xué)習(xí)的模式，從專業(yè)課的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)、再到課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，邊看邊學(xué)，一步一個(gè)腳印，完成相關(guān)設(shè)計(jì)工作，本科生的實(shí)踐能力顯著提升。

（3）可繼續(xù)改進(jìn)。添加井下相關(guān)的環(huán)境條件，例如添加煤壁：實(shí)現(xiàn)截割動(dòng)力學(xué)情況的相關(guān)展示與科學(xué)研究，制造煤礦井下環(huán)境巷道與頂板系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)支架的推溜移架動(dòng)作，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的相關(guān)條件更加接近井下工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件。也可以在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上對(duì)新設(shè)備新方法，如巡檢機(jī)器人、視覺(jué)、AR、數(shù)字孿生等進(jìn)行試驗(yàn)。