采礦工程專業實習創新模式研究

趙興東 陳松 徐世達 邱鑫 代佳佳

摘? 要：采礦工程專業是一門實踐性較強的學科，而礦山實踐學習卻存在著學習周期長、危險性大、實踐地點單一的問題，并受到來自人力、財力、物力和礦山現場條件等諸多方面限制。這使得目前采礦工程專業畢業生對礦山實際生產不夠了解，專業自信和興趣較為缺失，就業后需較長時間才能勝任工作。在傳統的礦山實踐學習中進行創新是改善和解決上述問題的關鍵。東北大學采礦工程創新實驗班生產實習采用了分組交替實習和傳統實習結合的方法，9天時間在萊州-招遠一帶，對三家黃金集團的六座礦山進行了深入的實踐學習，學習實效性較強。

關鍵詞：采礦工程專業;礦山實踐學習;分組交替實習

Abstract： The mining engineering profession is a highly practical discipline， while the mine practice learning has the problems of long learning cycle， high risk and single practice location， and is subject to many limitations from manpower， financial resources， material resources and mine site conditions. This makes the current mining engineering graduates have insufficient understanding of the actual production of the mine， lack of professional confidence and interest， and it takes a long time to win after employment. Innovating in traditional mine practice learning is the key to improving and solving the above problems. Northeastern University Mining Engineering Innovation Experimental Class Production Intern adopts a combination of new internships and traditional internships. It took nine days to conduct in-depth practical study of the six mines of the three gold groups in the Laizhou-Zhaoyuan area. The learning effectiveness is strong.

采礦工程專業歷史悠久，1909年焦作路礦學堂創辦了國內第一個采礦工程專業，1926年東北大學創辦了國內第一個黑色金屬礦山采礦工程專業。

國內采礦工程專業學生因現場危險性較高、礦山生產時調度困難等問題接觸礦山機會較少，而采礦工程專業對學科基礎知識上的實踐學習又有較高的要求，因此導致學生對專業真實情況不了解、對專業自信和興趣不足，高校輸出人才“實戰”能力較差。

為解決此困擾，國內有高校提出使用虛擬現實技術建立仿真礦山替代部分實習[1，2]，經過實踐仿真礦山輔助于課堂教學效果較好，但替代本科階段的實習實效性不佳。采礦工程專業實習應當在傳統礦山實踐學習的基礎上進行改進，傳統礦山實踐學習周期并不長，一般安排在1-2周內，實習地點往往只有一座礦山，學生在一次實習中下井感受礦山環境的機會較少，并且采礦方法和企業管理模式較為單一，不利于學生宏觀了解行業現狀和發展前景。因此，在較短時間內參觀盡可能多的企業、盡可能多的礦山是亟需解決的問題。本研究將以東北大學采礦工程創新實驗班生產實習為例，分析采礦工程專業傳統礦山實踐學習存在的問題并提出可改善現狀的創新模式。

一、傳統礦山實踐學習

（一）傳統礦山實踐學習現狀

傳統礦山實踐學習一般由學校或院系統一安排，出于安全性、經費和礦山現場條件的考慮，實習周期往往較短，人員集中且實習地點單一。以東北大學為例，采礦工程專業的大二認識實習和大三生產實習均安排在一周完成，地點位于距沈陽大約100公里的撫順紅透山銅礦和70公里的弓長嶺鐵礦，單次實習人數50-60人。

（二）傳統礦山實踐學習的特點

針對東北大學采礦工程歷年實習經驗，傳統礦山實踐學習有以下特點：

1. 學習周期短

學習周期一般由院系統一制定，體現在采礦工程專業的培養計劃中，不易更改，認識實習一般為1周、2學分，生產實習一般為2周、4學分，其中后者實習過程中往往安排1周于校內進行資料查閱和學習。

2. 實習人數多

為方便管理，學校往往將所有同學集中在一起進行實習，在統一行動中盡可能保證同學們的安全，也為帶隊老師講解提供了便利。但大規模實習會對礦山的生產調度產生一定影響，若礦山下井設備有限制需較長時間等待。同時人員集中，學生對老師講授知識的理解也不到位。

3. 實習地點單一

實習企業和礦山單一，方便學校與礦山進行協調，但學習到的采礦方法、生產設備、企業管理模式較為片面，不利于學生對采礦方法的全面了解和掌握，也不利于學生接觸礦業新成果、新理念。

（三）傳統礦山實踐學習的待改善點

通過分析傳統礦山實踐學習的特點與不足，找到以下待改善與可改善點：

1. 在規定時間內盡可能增加學生與礦山的接觸時間。培養計劃中要求的實習時間不易更改，因此應適當采用新技術、新手段提高校內準備工作的效率，適當縮短校內準備時間。

2. 實習學生在集中行動的同時應減少每次下井人數。出于經費和安全等因素的考慮，每次實習集體行動為宜，但由于大規模外來人員下井會對礦山生產調度產生影響，并且井下老師講解效果不佳，因此應當減少每次下井人數，可分組下井。

3. 實習企業與礦山盡量多元化。實習地點主要受到實習經費、實習時間和學校協調的限制。因此，實習地點可選擇礦山較多的地區，有利于節省交通費用開支，方便管理，實習企業可選擇老師開展科研項目的集團（公司），方便與礦山進行聯系。同時可以在分組實習的基礎上實行交替實習，即分組同時下井。

二、采礦工程專業實習創新模式

（一）時間安排

采礦工程專業實習可分為校內準備、礦山實踐、資料整理報告編撰三個主要階段。三個階段在時間上可進行如下安排，各階段時間占比如圖1所示。

1. 校內準備階段

為提高礦山實踐階段的學習效率，引導學生有針對性地開展實習工作，老師往往會安排一段時間在校內開展準備和部分學習工作，其中準備工作包括：實習借款、勞保用具借用等，學習內容包括：安全培訓，實習地的地理位置了解，實習礦山的礦體賦存條件、地質條件和采礦方法學習等。在學習內容方面可借助基于虛擬現實技術的仿真礦山提高學習效率，方便學生從宏觀上更快、更全面的了解實習礦山環境，有針對性地開展實習工作。

2. 礦山實踐階段

此部分為實習重點，也是實習創新模式重點需改善之處，時間上應當在學校規定時間內盡可能延長，并且盡可能提高實習效率。在此階段內，學生應在老師帶領下完成實習礦山地井下參觀、地表參觀和資料收集，而受限于礦山生產調度，井下參觀只能安排于上午，因此下午時間可用于資料收集與整理、報告編撰。

3. 資料整理和報告編撰階段

實習主要成果將于此階段完成，因此該部分時間可壓縮性不大，但在時間安排上可結合礦山實踐階段的具體情況，于實習過程中完成主體工作。并且由于實習企業與礦山多元化的要求，對每個礦山的資料整理應緊跟實踐后完成，以免降低實踐學習的實效性。

（二）分組交替式實習

分組交替式實習是指在同一時間組織實習人員按小組在不同實習地點展開實習工作并以若干時間為周期將實習人員進行交替。分組交替式實習是保證短時間內在更多企業開展高效實習工作的有力手段。

分組交替式實習實施示意圖如圖2所示。

1. 分組交替式實習的實施要點

（1）實習分組，分組時應注意小組數量、組內人數和人員構成三個關鍵因素。小組數量和組內人數應綜合考慮實習集體人數、帶隊老師數量、實習地點數量、實習時間和礦山生產調度等因素。小組數量以不大于帶隊老師數量為宜，保證每組均有至少一名帶隊老師維持秩序、保護學生人身安全，組內人數以不影響老師講授效果和礦山生產調度為宜，方便提高學生實習效率并保證與礦山溝通、協調順利。在確定組內人員構成時應盡可能發揮每個學生的特長與才能，以此保證小組的實習效果，組內開展工作時應有明確的分工，主要分工包括：a. 組長，負責協助老師維持小組秩序，人員走動時時刻清點人數，人員數量緊張時可由其他分工學生兼任。b. 副組長，必要時設立，負責協助組長開展工作，井下行走時與組長保持隊首、隊尾的位置關系。c. 攝像，采集必要的影像資料。d. 記錄，在老師和技術人員講解時進行記錄整理后在組內分享。e. 資料收集，實習時收集張貼在主要硐室和設備旁的技術參數，收集有關礦體賦存、地質條件、井下圖紙等方面的電子版資料。（2）實習地點，分組交替式實習中存在實習人員交替環節，因此，為節省時間和經費，選擇實習地點時應充分考慮各地點間的距離和交通因素，在地區選擇上選擇礦區集中、交通便利的地區開展實習較為適合。（3）實習周期，實習周期與實習任務量、現場實際情況等因素有關。礦山實習由于存在礦山生產時爆破的限制（爆破時不允許下井，一般在下午），下井時間只能安排在上午即只有每天的上午時間可以開展井下實習工作，所以實習周期1天為宜，周期內上午井下實習，下午可安排地表參觀或資料整理。

2. 分組交替式實習的保障條件

分組交替式實習雖能最大程度上保證短時間內在更多地點高效實習，但其還存在著管理要求嚴格、實習地和實習人員要求高等問題，因此需較多的保障條件才可順利完成，其中主要包括：（1）實習地區的選擇。實習地區礦山越多，交通越發達越能給分組交替式實習提供便利，如，遼寧鞍山一帶、山東煙臺一帶、安徽馬鞍山一帶、安徽銅陵一帶、河北唐山一帶等。（2）帶隊老師的配備。上文中提到，帶隊老師的數量限制著分組數量，因此選擇分組交替式實習時應配備足量的老師，除此之外，老師的組織能力、管理能力、溝通能力也非常關鍵。（3）足量經費的支持。分組交替式實習與傳統礦山實踐學習相比，交通費用略高，在制定預算時應增加交通費占比。（4）實習企業的配合。分組交替式實習需于若干實習周期多次在一家礦山下井實習，雖人數可控，不影響礦山生產調度，但由于下井需技術人員陪同配合，難免還是會產生一定影響，因此需實習企業大力支持和配合才可。實習企業可選擇老師開展科研項目的集團（公司），一方面老師比較熟悉，方便知識講解;另一方面保證老師與礦山溝通的順利。（5）學生綜合素質的保證。分組交替式實習過程繁瑣、管理復雜，這對老師和學生都提出了較高的要求，學生應當具備較好的專業知識基礎、安全防范意識、溝通交流能力并主動服從組織管理。

（三）東北大學采礦工程創新實驗班生產實習

1. 東北大學采礦工程創新實驗班簡介

東北大學采礦工程專業始建于1926年，是國內第一個黑色金屬礦山采礦專業。2016年9月，為慶祝東北大學建校93周年、采礦工程建系90周年，傳承“五四煤”精神，培養“寬口徑、重實踐、國際化”的專業人才，東北大學首屆采礦工程創新實驗班應運而生。首屆采礦工程創新實驗班通過筆試、面試考核在資源與土木工程學院學生群體中優中選優挑選19名同學加入班級，并由時任采礦工程系主任趙興東教授擔任班導師，經過三年的培養，創新實驗班同學基礎扎實、成績優異、具有較強的創新能力和國際化視野，目前班級19名同學中已有1名同學于The University of New South Wales進行聯合培養，4名同學確定進入本博貫通班繼續深造學習。

2. 實習區域和實習地點

綜合考慮礦區集中程度、地理位置和礦山現場條件，東北大學采礦工程創新實驗班生產實習選擇在山東煙臺萊州-招遠一帶進行，該地區礦山主要以金礦為主，是國內目前深豎井建設最為集中的地帶，中國在建的第一深豎井（-1600.2米）便在該地區的紗嶺金礦，三山島金礦-2300米深豎井也正在籌建之中。礦山的采礦方法以充填法為主，有上向進路充填采礦法、上向水平分層充填采礦法、下向水平分層充填采礦法等，充填法可在一定程度上減少損失、貧化，保護地表形態，符合新時代、新形勢背景下礦山開采要求。

在實習區域內，山東黃金集團三山島金礦、新城金礦、焦家金礦、玲瓏金礦，中國黃金集團紗嶺金礦，招金集團瑞海金礦等三家集團的六座礦山被列為實習主要地點。其中隸屬于山東黃金集團的四座礦山已投產多年，紗嶺金礦、瑞海金礦正在建井。六座礦山的位置關系如圖3所示。

如圖3所示，三山島金礦毗鄰萊州港，風景宜人，住宿、交通便利，因此將此地作為實習中心，實習人員由此向周圍礦山輻射。其他五個地點中，玲瓏金礦距三山島金礦最遠，直線距離46.9km，乘車需1個小時左右，其他地點半小時內即可到達。

3. 實習時間

通過協調學生、老師和礦山的具體情況，確定7.19-8.1為本次實習的時間，共計14天（2周，4學分），按照實習三個階段的劃分，制定時間計劃表如表1所示：

4. 實習分組安排

根據班級同學特長，劃定分組情況如表2所示。

5. 行程安排

實習采用了根據實際情況將分組交替式實習和傳統礦山實踐進行結合的方案。在實習地點中，三山島金礦、新城金礦、焦家金礦、玲瓏金礦四座礦山已經投產，可以下井實習，其中三山島金礦、新城金礦、焦家金礦位置較近，適宜采用分組交替式實習的方法，其他礦山均采用集中實習的辦法，具體行程安排如表3所示。

6. 實習效果

東北大學采礦工程創新實驗班生產實習達到了較好的效果，實習中分組交替式實習使學習效率、實效性得到了明顯提高。

經過向班級同學發布調查問卷，班級同學一致認為在三山島金礦、新城金礦、焦家金礦實習時采用的分組交替式實習比在其他礦山采用的傳統實習效果好，能夠加強自身對知識的理解和掌握，適合推廣。

本次實習的成果豐富，主要有：實習報告（每人一份），實習總結視頻（教學用），發表關于實習創新模式研究、萊州-招遠一帶黃金礦山采礦方法研究等主題論文（分工撰寫中）。

三、結束語

筆者通過對傳統采礦工程專業礦山實踐學習進行總結，找出了其特點和存在的問題并以此為基礎列出傳統礦山實踐學習的待改善點、提出了創新模式下的分組交替式實習的方法，該方法可在一定程度上增加短時間內的實習地點數量，提高實習效率，降低實習對礦山生產產生的影響，但該方法還存在著實習地、經費、教師和學生隊伍要求較高的限制，實施該方法必須提前規劃，保證各方面條件支持。

東北大學采礦工程創新實驗班生產實習采用了分組交替實習和傳統實習結合的方法，實習效果較好，且分組交替式實習在提高實習效率、增加實習實效性等方面發揮的作用十分明顯。

四、致謝

東北大學采礦工程創新實驗班生產實習能夠順利進行，特別是分組交替式實習開展得如此成功得益于東北大學、東北大學采礦工程系在經費上的大力支持;得益于趙興東教授、徐世達講師、鄧磊博士在實習前的籌劃和實習過程中的悉心指導;得益于山東黃金集團三山島金礦、新城金礦、焦家金礦、玲瓏金礦，中國黃金集團紗嶺金礦，招金集團瑞海金礦等企業的支持和有關負責人的陪同、指導;得益于東北大學采礦工程創新實驗班參與實習的18名同學的積極配合，在此向他們表示由衷感謝！本文在趙興東教授、徐世達講師的指導下由東北大學采礦工程創新實驗班全體同學共同完成，在此對他們為本文撰寫做出的貢獻表示感謝！

參考文獻：

[1]陳松，邱鑫，周爾康.VR技術下的地下金屬礦山交互式學習模型[J].現代礦業，2019，35（05）：41-44.

[2]顧曉薇，王青，楊天鴻，等.東北大學采礦工程國家級虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐[J].教育教學論壇，2016（10）：141-143.