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以机器人研发应用引领矿井“四化”建设

作者:
本刊评论员
来源:
《中国煤炭工业》杂志
发布时间:
2019/09/19
浏览量

导语:煤矿机器人是智能煤矿关键核心技术研发方向,是提升矿井“四化”建设的重要举措。

前不久,国家煤矿安全监察局制定公布了《煤矿机器人重点研发目录》,《目录》聚焦关键岗位、危险岗位,重点研发应用掘进、采煤、运输、安控和救援5类、38种煤矿机器人,并对每种机器人的功能提出了具体要求。

《煤矿机器人重点研发目录》为煤矿机器人研发应用在政策层面作出有力倡导,明确了煤矿机器人重点研发方向和战略目标,提出了技术路径,引起业界广泛关注。

机械化、自动化、信息化和智能化“四化”建设,是煤炭工业发展的方向,是促进煤矿安全发展的必由之路。而研发应用煤矿机器人,是推进“机械化换人、自动化减人”科技专项行动,提升“四化”建设水平,实现减人提效,降低成本,增强安全生产保障能力的重要举措。

煤矿是最迫切需要开展“机器换人”的行业领域

我国煤矿由于灾害重、风险大,生产过程中下井人员多、危险岗位多,致使重特大事故仍然时有发生,煤矿百万吨死亡率与世界发达国家相比仍存在较大差距。

当前,虽然煤矿机械化、自动化、信息化、智能化建设加快推进,煤矿安全生产达到中等发达国家水平,安全生产环境得到很大改善,但煤矿用人多、风险高、劳动强度大、职业危害重的问题没有得到根本解决,亟需进一步提升装备水平,进行减人提效,改善作业环境。

全国煤矿从业人员中,从事采煤、掘进、运输、安控等危险繁重岗位人员占比在60%以上。特别是,煤矿井下作业人数多一直是安全生产和管理的最大难题。据悉,目前全国煤矿有5800处,煤矿从业人员249万人,虽然2015年全国47处单班下井超千人的矿井,已全部减至千人以下,但部分煤矿井下作业人数仍然较多,全国3000余处正常生产煤矿中,单班入井人数在800人以上的有78处,其中900人以上的还有36处。“人海战术”问题没有得到根本性解决。

对此,业界人士指出,煤炭行业的软肋是在用人多,而且文化程度普遍偏低,煤矿是目前最迫切需要开展“机器换人”的高危行业领域,开展煤矿机器人研发应用工作是实现“从减少灾害损失到减轻灾害风险”的重要举措。

“机器换人”是提升矿井“四化”建设水平的重要举措

提升煤矿安全保障能力,关键要加强基础能力建设,大力提升“四化”建设水平。煤矿机器人的研发应用,是促进矿井“四化”建设提档升级的重要举措。

应急管理部副部长,国家煤矿安全监察局党组书记、局长黄玉治指出,要以机器人研发应用引领“四化”建设,推动落实《煤矿机器人重点研发目录》,研发一批重点岗位的机器人,建设一批智能化无人采煤工作面,建成一批智能化无人(少人)示范矿井。

伴随互联网、人工智能等现代技术的不断成熟,煤炭行业智能化开采已经具备了条件和可能。有关专家表示,煤矿机器人推广应用,预期效益惊人,机器人化开采大约可减人80%、降低成本40%。500万吨的传统综采矿井,井下生产人员约500人,实现机器人化开采后,井下人员可以少于80人。

事实上,近十多年来,为适应智能矿井发展形势,提升“四化”建设水平,政府部门组织科研单位和煤炭企业,积极开展煤矿机器人的研发与应用。2004年,我国首支煤矿救灾机器人研发团队组建,并于2006年研制出第一代机器人。该机器人具备基本的遥控移动、视频传输、危险气体探测以及物品移动能力。2011年,由唐山市质监局、唐山开诚集团组织编写了我国第一个关于矿用井下机器人的省级地方标准——《矿用井下机器人技术规范》,填补了国内空白。

如今,综采智能化无人开采技术已广泛适用于大采高、中厚煤层、薄煤层以及放顶煤工作面,全国已建成70多个智能化采煤工作面。井下机器人研发应用加快推进,国家能源集团、中煤集团、兖矿集团等大型煤炭企业正在研发采煤、掘进、运输、救援等38个岗位的机器人。

着力攻克“卡脖子”技术难题

由于我国煤矿机器人研发起步晚、限制多、人才匮乏、资源有限,煤矿机器人研究整体上处于理论与试验阶段,在事故处理与救援应用领域研究较多,煤矿机器人的结构和系统控制的可靠性研究成果还较少,离大规模应用仍有一定距离。

煤矿井下作业环境复杂多样,对煤矿机器人的研发及应用提出较高技术要求,需要在能源动力技术、导航技术、通信技术、可靠性技术等方面进行专项攻关,尤其需要下大力气攻克“卡脖子”技术。

比如,在井下复杂多变的环境中,机器人在信息感知及传输、大规模数据分析、设备故障自动化处理、复杂煤层自动割煤的智能决策与控制等方面,若要实现收放自如、稳定可靠的效果,就必须解决机器人的稳定性和精准度问题。

同时,由于井下作业具有复杂性和不可预测性,机器人如若出现故障,可能引发事故,造成巨大损失,所以机器人的可靠性技术至关重要,要求机器人具备机动性和地面适应性好、越障能力强、可靠性高的机械结构,具有防爆、防尘、防潮、防水、抗腐蚀等功能,具有故障诊断与容错控制技术等等。

解决上述关键核心技术,需要国家加大政策支持力度,保障资金投入,汇聚各界社会力量,共同开展专项技术攻关。

2018年9月3日,国家发改委办公厅印发《国家发展改革委办公厅关于组织申报2019年煤矿安全改造中央预算内投资计划的通知》,将煤矿智能装备推广应用纳入30亿国债资金支持范围,支持煤矿推广应用智能装备,推进机械化换人、自动化减人和智能装备替代高危岗位作业。这为煤矿机器人研发提供了资金保障。

政府部门要进一步完善扶持政策,制定标准,支持煤矿企业与国内外科研单位、机器人制造企业开展合作,坚持应用导向,推进煤矿机器人相关科技成果应用转化,并提供相关政策和信息服务。同时,加强政策激励,吸引社会各界科研力量和资金进入煤矿机器人的研发和大规模商用中来,形成产学研用各个主体共创共享发展格局。

总之,煤矿机器人是智能煤矿关键核心技术研发方向,是提升矿井“四化”建设的重要举措。适应科技发展潮流,研发煤矿井下生产作业、安控、应急救援类各岗位机器人及平台,全面替代人工作业,将有效提升现场管理水平,降低事故风险和成本,保障煤矿职工人身安全,对煤炭行业的安全健康发展具有重大意义。

我们期待煤矿机器人研发应用早日取得新的更大突破。

 

责任编辑:庞永厚

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