2008年6月，一位学者在题为《无人工作面采煤机自主定位系统》论文中率先提出了利用惯性导航技术，并基于环境特征、路标识别和GIS技术来提高采煤机自主定位精度的设想。时隔3个月，该学者的另1篇题为《煤矿无人工作面开采技术研究》的论文在《科技导报》2008年第9期发表，论文基于“科学采矿”理念，首次指出了国内煤矿无人工作面开采的关键技术：采煤机自动调高、采煤机自主定位与导航系统、煤岩界面自动识别、井上井下双向通信、采煤工艺智能化等。
以这2篇论文为发轫，该学者带领团队在智能工作面采煤机姿态高精度感知、液压支架姿态智能感知、工作面刮板输送机直线度光纤感知、开采环境智能感知与安全决策、智能化监测仪器与装备研发等方面进行科研创新，十四年如一日地默默耕耘，建立了煤矿智能工作面开采成套技术体系和煤矿开采光纤智能感知成套装备与技术，并将科技成果应用服务于中煤能源集团、山西焦煤集团、华电煤业公司、晋能控股集团、山东能源集团、华阳新材料科技集团等大型矿区40余个矿井，助力矿区实现智能高效安全生产，探索出一条煤矿智能化开采的科研创新之路。
这名学者，就是中国矿业大学的方新秋教授。
源于兴趣，智能开采求知探索路
1992—1996年，方新秋在中国矿业大学就读采矿工程本科的同时，怀着浓厚的兴趣辅修了计算机及应用专业，为后续的科研之路奠定了坚实的专业基础。1996—2002年，方新秋又在中国矿业大学攻读了采矿工程硕士和博士研究生。博士期间，师从我国矿业工程学科主要奠基人、中国工程院院士钱鸣高，导师的言传身教，对方新秋有着很大的影响。他始终牢记钱鸣高院士教导“永远不服输、永远不向困难低头、永远争第一”的采矿精神，并在深入采煤一线学习和科研攻关的过程中敏锐地捕捉到了矿井安全高效科学开采的未来，一定是向着无人化的方向发展，而无人化开采的实现，最重要的核心就是控制。因此，2002年博士毕业后，方新秋又进入东南大学控制科学与工程博士后流动站开始了新的研究，合作导师为著名导航专家万德钧教授。在万德钧教授的指导下，他逐渐打开了研究思路：围绕煤炭工业转型升级发展的需求，通过采掘环境的智能感知、采掘装备的智能调控、采掘作业的自主巡航等功能和技术的实现，由采掘装备独立完成回采作业过程，着力研发新一代矿井智能感知技术与装备，尤其是惯性导航技术和光纤光栅传感技术，以实现智能、无人开采。
2004年8月，博士后出站后，方新秋回到了中国矿业大学工作，一边做着采矿、矿山压力与岩层控制方面的教学与科研工作，一边坚持着对煤矿智能化、无人化开采的研究和探索。基于“科学采矿”理念，他意识到“采矿生产力水平越高，对安全生产状况的要求就越高，要解决困扰产业发展的安全问题，本质是要少人甚至无人开采;而通往无人开采的必经之路，便是先从机械化到自动化，再到智能化”。面对当时国内外矿山智能化开采研究水平较低、参考文献较少的现状，方新秋带领团队自力更生、自主创新，没有现成的模型，便带领着研究生自己建模、推导、验证;没有实例可循，便积极与矿山企业、设备厂家沟通，在煤矿井下开展现场工业性试验。在拳拳不变的初心和求知若渴的探索下，团队硕果累累，一篇篇论文、一项项专利骈兴错出，从智能工作面采煤机姿态高精度感知、液压支架姿态感知、刮板输送机直线度光纤感知、开采环境智能感知与安全决策、智能化监测仪器与装备研发等方面探索出一条煤矿智能化开采的科研创新之路。
02
科技参谋，助力边疆矿山开发
2009年11月，方新秋作为中组部选派的“第十批博士服务团”成员赴疆工作，受到了时任中央组织部部长的李源潮同志的亲切接见。在新疆服务期间，方新秋任新疆生产建设兵团农一师阿拉尔统众国有资产经营有限责任公司(以下简称任职公司)副总经理，充分发挥自身在矿业领域的专业优势，经常深入矿山生产一线，奔波在哈密、库尔勒、拜城和库车等地区戈壁滩、沙漠及山沟进行实地察看。在师市推进新型工业化建设，加速推进优势资源转化的总体部署下，他积极参与师市工业发展的能源、科技等领域，充分发挥科技参谋作用，对新疆生产建设兵团农一师的发展建设做出了积极贡献。
在师市矿业资源收购整合工作中积极献言献策，成功收购了库车县榆树泉煤炭有限责任公司和库车县榆树岭煤矿有限责任公司两大煤矿，使农一师的工业发展有了保障;通过与外省优秀矿企合作，帮助塔河矿业公司下属小煤矿提升了煤矿产能;完成了新疆塔里木盆地资源状况及农一师矿产资源规划利用建议科研项目;利用自身专业和学校优势，发挥桥梁纽带作用，在兵团干部培训学院举办煤炭工业发展现状及科学采矿的专题讲座，在师党校为全师连队干部举办了加快推进师市新型工业化建设的专题讲座，并经常在公司内部开展专业技术讲座，扩宽了兵团技术人员的视野，强化了专业知识;此外，方新秋还与其他援疆干部一道，积极开展扶贫济困、捐资助学等各类活动。
援疆期间，方新秋严格按照博士服务团“科技参谋、桥梁纽带、人才培养”的要求，出色地完成了师党委和任职公司交办的各项任务，为师市工业和任职公司的发展做出了显著贡献，并荣获新疆生产建设兵团三等功奖励。服务期满，方新秋婉拒了农一师主要领导对他提出的从政建议，回到了自己钟爱的高校教学科研工作中，并被中国矿业大学评为“十佳共产党员”。在中国矿业大学专门为他召开的“矿业学院方新秋博士援疆回校座谈会”上，回首援疆经历，他感慨道：“新疆生产建设兵团本身就是一部奋斗史，条件十分艰苦，许多人是奉献了青春、奉献了终生、奉献了子孙;新疆缺少的不是资金扶持，而是缺少专业人才，只有将屯工戍边转化为屯城戍边，搞活工业，才能吸引人才”。
03
深耕科研，智能开采累结硕果
“方新秋博士多年来一直从事采矿教学与科研工作，长期致力于智能化、无人化安全开采技术研究与实践，在国内外率先建立了智能工作面系统工程模型，经过多年的集成创新与应用探索，将传统煤炭开采科学技术与现代信息技术深度融合，在开采环境智能感知、采场空间灾害监测预警等方面进行了深入研究。” 中国工程院袁亮院士在方新秋的专著《采场三机姿态智能感知理论与实践》序言中写下如此评价。自2008年发表第1篇智能化开采方面的论文以来，方新秋一直致力于煤矿智能化开采、矿山开采智能感知与决策方面的研究，逐步形成了“跨学科-组团队-强联合”的团队发展思路，组建了“学术带头人—骨干成员—一般成员”梯队结构的安全智能开采教学科研创新团队，专业涉及采矿工程、机械工程、通信及信息处理、测控技术与仪器、计算机科学与技术、智能控制、光纤通信等学科背景，具有扎实的理论基础和多年从事科研工作的实践经验，成果丰硕。
在钱鸣高院士的指导下，方新秋教授团队首次提出了“以智能工作面首采保护层，多维时空抽采邻近层卸压瓦斯”的核心理念，攻克了高瓦斯煤层群安全智能开采关键技术难题，并在华晋焦煤有限责任公司沙曲煤矿得到成功应用，相关转化成果获得了我国工业领域最高奖——中国工业大奖。同时，跟随钱鸣高院士“科学采矿”理念的指引，沿着智能化开采之路，“长壁工作面采煤机自主定位系统关键技术研究”“薄煤层开采关键技术与装备”“基于光纤捷联惯导的长壁工作面采煤机运行姿态感知研究”等国家级项目陆续完成或开展，并被总结为独具特色的智能工作面开采成套技术体系和煤矿开采光纤智能感知成套装备与技术。
1)智能工作面开采成套技术体系。智能工作面开采技术是智能开采的关键组成部分，针对当前智能开采的技术瓶颈，方新秋教授团队对工作面“三机”姿态的智能感知技术进行了深入研究，首次构建了智能工作面开采成套技术体系。开发了智能工作面采煤机自主定位技术与系统，建立了系统误差补偿模型，研发了导航降误与系统误差处理技术，提高了采煤机定位精度;构建了采煤机动力学模型与自动移架约束模型，实现了采煤机姿态的实时检测与支架的自动化跟机;基于液压支架运动学原理，建立了液压支架姿态感知理论与技术体系，结合液压支架顶梁回转角、支架姿态与工作阻力关系、支架围岩耦合关系，以及支架稳定性特征，明确了液压支架姿态感知指标体系及安全范围，借助神经网络与多传感融合算法，实现了支架姿态对顶板运动状态、矿压强度、支架稳定性、支架关键结构工况等实时监测;采用回采巷道集中控制技术实现了智能工作面安全高效开采。
2)煤矿开采光纤智能感知成套装备与技术。智能感知是智能化开采的关键技术之一，针对煤矿开采智能感知水平低、传感器种类少等技术问题，充分结合光纤光栅智能感知技术的先进性，通过分析FBG感知原理，揭示了应变场对光纤光栅反射波长的光谱分布规律，分析了均匀/非均匀应变场对光纤光栅反射光谱的变化规律，试验验证了均匀/非均匀应变场对光纤光栅的传感响应特征，实现了多特征参量动态应变函数光纤光栅目标光谱重构，建立了光纤光栅-基体应变感知传递理论及感知模型，构建了工作面开采环境智能感知系统，创新了巷道围岩状态信息智能感知技术，开发了煤矿开采环境光纤智能感知系统数据处理软件;基于光纤光栅曲率传感原理，首次设计并研发了光纤光栅三维曲率传感器，提出了刮板输送机三维弯曲形态拟合感知与重构方法，建立了刮板输送机三维弯曲测试实验平台，构建了工作面刮板输送机直线度感知系统模型，提出了工作面刮板输送机直线度光纤感知技术，实现了刮板输送机三维弯曲形态的实时感知，为刮板输送机直线度的精准控制奠定了基础。构建了基于光纤智能感知的智能工作面多参量精准感知与安全决策技术体系，实现了开采环境信息及装备姿态的全面感知，形成了煤矿开采光纤智能感知成套装备与技术。
方新秋教授及其团队研发的《基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法》《基于光纤光栅传感的支架运行姿态在线监测方法》《基于光纤光栅传感器的煤矿井下安全综合监测系统》等专利技术广泛应用于煤矿井下的数据监测采集，其他多项发明获俄罗斯、澳大利亚等国家的国际专利授权。
04
传道授业，培养矿业科技人才
方新秋教授主讲《智慧矿山》《智能化开采》《开采环境智能感知》《智能采矿概论》《采矿学》《资源开发与规划》《非煤开采技术》等本科生与研究生课程;主编的《开采环境智能感知》《智能采矿导论》等教材引领了《普通高等学校智能采矿工程专业系列教材》，《采场三机姿态智能感知理论与实践》《巷道围岩智能感知理论与实践》等专著是很多从事智能开采方向科技工作者的案头书。近几年，煤矿智能化开采、无人化开采等概念逐渐被煤炭行业熟知并成为煤炭工业高质量发展的技术共识，而早在2008年，方新秋教授就已在采矿工程专业的培养方案中增设了“无人开采技术”专业选修课(《“无人开采技术”专业选修课设置探讨》文中可详细了解)，使学生了解最前沿的采煤技术。
方新秋教授在国家矿山安全监察局、应急管理部培训中心、中国煤炭工业协会、中国煤炭学会、国家能源集团、中煤能源集团、山东能源集团、山西焦煤集团、陕西延长石油矿业有限责任公司、云南煤化集团、浙江大学、上海交通大学等政府部门、企事业单位和高等院校进行了数十场智能化开采的讲座，积极普及推广智能化开采思想与技术。
“一方新知，三秋桃李”，这是毕业学生镌刻在送给方新秋教授的钢笔上的文字。方新秋教授已培养硕士博士70余名，多数仍在矿业高校、科研院所、煤矿企业从事矿山开采相关工作，他们对方新秋教授严以治学、勤以修身、诚以做事、宽以待人的言传身教铭记于心，并外化于行，很多都已担任科研院所所长、煤矿总工程师、高校老师等。方老师和学生相处时真诚宽容，经常与课题组学生就具体的学术或工作问题展开讨论、激发思维，这种团队氛围也一直影响着学生们在工作中不断提升自己的工作作风。
05
牢记初心，智能开采科研脚步不息
智能开采光明，这是方新秋教授的网名，也是他对煤炭行业未来发展的期待。目前，智能开采和智能感知技术虽已取得系列成果，但距离真正实现智能化、无人化开采仍有很大差距。如何利用多传感器信息与大数据深度融合，重点挖掘有效信息;如何加快感知与决策系统的可视化、智能化，实现矿井安全协同、决策管控的一体化;如何实现“人-机-环-管” 一体化感知、分析、决策、控制、管理等诸多科技难题仍待深入研究解决。攻关智能开采关键技术，服务煤矿智能安全高效发展，是方新秋教授及其团队致力于采矿领域上下求索的初心和使命，也是矿山科研工作者的共同目标!
