一、基本信息
礦山種類：煤礦
應用場景：巷道支護
場景實例：采煤工作面超前支護
機器人產(chǎn)品及制造單位：超前支護機器人，中煤科工開采研究院有限公司
應用單位：陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦
二、詳細介紹
1.重點解決的痛點難點問題
煤礦井下環(huán)境復雜，掘進工作面存在軟弱破碎巖層坍塌等風險，超前支護能夠提前針對不穩(wěn)定區(qū)域開展加固，防止圍巖坍塌和冒頂事故的發(fā)生，是提高巷道穩(wěn)定性、保證掘進工作面正常作業(yè)的關鍵環(huán)節(jié)，對保障整個煤礦的生產(chǎn)安全具有重要意義。
工作面運輸順槽端頭和超前段設備集中，人工依賴度高、安全風險大。當前，智能化采煤工作面兩順設備自動化運行難度較大，轉載機導向和自動調節(jié)控制、皮帶機自移機尾推進偏離調整和位置姿態(tài)調整、端頭支架與轉載機相對位置監(jiān)測等仍依賴人工開展，工作量較大;作業(yè)環(huán)境設備集中，存在設備擠壓等隱患，人工作業(yè)安全風險大?，F(xiàn)有超前支護設備與轉載機、端頭架相互干涉情況頻繁發(fā)生，難以滿足安全高效生產(chǎn)需求。超前支架和轉載機獨立設計和部署，推進方向難以通過協(xié)同作業(yè)實現(xiàn)精確導向和控制，擠架現(xiàn)象頻繁發(fā)生;端頭支架和超前支架間距難以精確控制，要同時避免推進方向偏移和設備間產(chǎn)生干涉，嚴重影響超前支護作業(yè)效率。回風順槽復雜環(huán)境，超前支架難以自動定向及推移?；仫L順槽粉塵大、巷道變形嚴重，超前支架難以實現(xiàn)精確定位、定姿感知;并且超前支架自動移架過程缺少統(tǒng)一的控制基準，各架組間相對獨立，缺乏統(tǒng)一的定向控制方法，難以實現(xiàn)自動推移?，F(xiàn)有超前支架設備間協(xié)同性差，難以常態(tài)化運行。超前支架和自移機尾雖配置了電液控制系統(tǒng)，具備立柱壓力等參數(shù)的監(jiān)測功能，但是由于超前支架和其他設備相對獨立，缺乏統(tǒng)一的位姿監(jiān)測基準。此外，超前支架和自移機尾狀態(tài)參數(shù)未納入閉環(huán)控制，難以實現(xiàn)常態(tài)化自動運行。
2.解決方案介紹
超前支護機器人由超前支護機器人控制系統(tǒng)、自動化協(xié)同控制系統(tǒng)以及激光雷達、推移傳感器、傾角傳感器等傳感設備組成，具備設備姿態(tài)監(jiān)測、進/回風順槽環(huán)境自動感知等功能，實現(xiàn)了超前支架、端頭支架、轉載機以及皮帶機的自動協(xié)同運行。超前支護機器人采用自動化協(xié)同控制系統(tǒng)，集成多傳感器及精確控制算法，對超前支架和自移機尾在超前巷道中的位姿進行實時監(jiān)測和聯(lián)動控制，實現(xiàn)了超前支護設備和轉載機之間的距離控制和位置自動調整，避免了設備間的碰撞和干涉，保證了作業(yè)協(xié)同順利進行;采用精確的導向機構和導向算法，實現(xiàn)了轉載機在回風順槽中的精確定位和導向，確保了設備的安全運行和推進方向的準確性;采用基于電液換向閥的油缸位置精確控制方法，實現(xiàn)了超前支護裝備動作執(zhí)行過程中的精確控制，解決了運輸順槽超前支架自動運移難題;采用閉環(huán)控制和狀態(tài)參數(shù)的智能調節(jié)技術，實現(xiàn)了超前支護設備自動控制的常態(tài)化運行，提高了工作面的效率和穩(wěn)定性。
3.應用推廣情況及應用效果
超前支護機器人在陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦627工作面實現(xiàn)井下試驗應用。應用前，傳統(tǒng)超前巷道支護方式采用邁步式超前支架，每班需4人采用人工操作方式移動超前支架，每天兩個生產(chǎn)班需8人，每年投入人工成本30萬元/人。應用后，實現(xiàn)了超前支護區(qū)域裝備自動控制，全面提高工作面推進效率和工作面管理水平，每班作業(yè)人數(shù)由4人減少到1人，每天作業(yè)人員配置共減少6人，每年可節(jié)約人工成本約180萬元。
內容來源：中國機械工業(yè)聯(lián)合會機器人分會
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