本报记者 高静
连续三年获国家奖学金、获评2025年度“中国大学生自强之星”、获多项国赛大奖——这份成绩单的所有者是山西能源学院矿业工程系采矿2201班班长王子豪。从发起成立矿业协会,到牵头组建跨学科科创团队,这名00后大学生带领团队深入山西重点矿区一线,采集有效数据超10万条,硬是把一项本科阶段的科研课题从概念设想推进到样机研制,再通过工业性试验完成初步验证,让书本里的想法真正走向工程实践。
从行业痛点中锁定科研方向
在校期间,王子豪随系参与太原煤炭工业技术装备展等行业会展与学术论坛,积累了丰富的行业实践经验,在专业老师指导下确立了矿山钻进感知核心研究方向,牵头组建了以采矿工程专业为核心的科创团队。
“最初选择矿山钻进感知方向,是因为在随系参加行业会展、深入矿区调研和与一线技术人员交流过程中,我认识到巷道掘进与支护过程中仍存在岩层识别滞后、围岩参数反演不够准确等问题,这些问题直接关系到井下施工安全和智能化建设水平。”王子豪说,希望能够结合采矿工程专业所学,围绕随钻数据采集、岩性识别和围岩状态反演开展探索,尝试用本科阶段的科研实践回应行业现场的真实需求。
大二期间,王子豪在矿业工程系老师的指导和支持下发起成立矿业协会,面向矿业工程专业学生提供学习交流和实践提升平台,并逐步形成了学习交流、竞赛实践、科研创新、宣传组织等不同方向的分工。“通过协会建设,我更加明白了学生干部不能只是完成通知和事务,更要主动发现同学成长中的实际需求,并想办法搭建平台、整合资源,带动大家共同进步。”王子豪说。
深入一线调研筑牢技术根基
2023年,王子豪牵头敲定核心项目方向,全面完成项目前期筹备;带领团队深入大运华盛集团、晋能控股长平煤矿等山西重点矿区一线实地调研,同步开展理论建模与仿真分析,精准梳理钻机施工岩层识别滞后、参数反演误差大等行业技术瓶颈,为项目研发筑牢坚实技术根基。
随着研究的不断深入,团队逐步吸纳机械、电气等专业人才,从单一采矿学科队伍发展为多学科交叉的科创研发团队;系统梳理调研数据,结合专业理论设计随钻感知实验模型,开展力学理论建模与数值模拟分析,构建耦合仿真模型,揭示钻进参数与岩体强度的内在关联,为多源数据融合技术奠定了扎实理论基础。团队参照设计方案搭建实验样机,搭载高精度传感器与数据采集系统,完成了多种典型岩体工况模拟测试,积累了大量原始钻进参数数据集。
打通全流程技术链条
2024年,团队全力研制中试设备与核心智能算法,阶段性成果丰硕,累计申请9项专利、获授权1项,登记3项软件著作权。依托前期实验数据,团队成功开发围岩动态反演系统与自优化支护决策系统,引入多种智能算法,实现岩性特征提取、层界面智能检测等核心功能,同时配齐完善的专业实验设备。此后,团队完成了智能钻机全套CAD图纸设计与3D建模,定制加工实物钻机设备,全面开展精细化随钻数据采集实验。
同年11月,团队启动智能决策系统迭代优化,搭建随钻多源数据融合地层透视系统,通过海量实验优化算法识别逻辑,并在山西煤矿开展地面工业性试验,适配高粉尘、强振动等复杂井下工况,累计钻孔深度超500米,有效数据样本超10万条。
从前期确定矿山钻进感知研究方向,到搭建随钻感知实验模型、完成样机设计,再到开发围岩动态反演系统和地层透明化系统,团队一步步打通了数据感知、岩性识别、力学反演、围岩评估和智能支护推荐的技术链条。项目推进过程中,也经历过数据不稳定、模型效果不理想、设备调试反复失败等困难,但正是这些问题倒逼他们不断查阅文献、优化方案、改进实验。最终,团队累计形成专利、软著、竞赛奖项和实验数据等多项成果,完成了从“想法”到“样机”、从“实验”到“应用验证”的跨越。
屡获殊荣 成果丰硕
科研攻关期间,团队屡获殊荣:先后荣获第十二届全国高等学校采矿工程专业学生实践作品大赛三等奖;第十四届“挑战杯”山西省大学生创业计划竞赛铜奖;第十三届全国高等学校(智能)采矿工程专业学生实践作品大赛二等奖;2024中国国际大学生创新大赛山西赛区金奖1项、铜奖2项;第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖(省特等奖);中国国际大学生创新大赛(2025)高教主赛道铜奖(省金奖);山西(晋中)第二届大学生科技创新大赛一等奖;山西省第九届中华职业教育创新创业大赛一等奖。
最终,团队成功研发随钻多源数据融合地层透明化系统,打通数据感知、岩性识别、力学反演、围岩评估、智能支护推荐全流程闭环,大幅提升了地质信息采集精度与实时性,为井下巷道安全施工、智能化支护设计提供了核心技术支撑。
“作为团队负责人,我不仅要参与技术研究,更要做好方向把控、任务分解和团队协作。这个过程让我深刻认识到,真正的团队合作不是简单的分配任务,而是要让每名成员都明确自己的价值,在共同目标下形成合力。”王子豪说。
对于王子豪而言,带队科研最大的收获不是某一项奖项,而是在持续攻关中形成了问题意识、工程思维和责任意识。他表示,将继续保持这份初心,努力将所学知识转化为服务矿山安全、高效、智能开采的实际能力。