煤矿机器人产业在政策红利下,企业在艳阳和风雨里如何迈进?

百年工业发展,离不开矿产资源的开发与开采。采矿业是从地下开采有经济价值的矿物或其他物质的活动,从广义来说,石油、天然气、煤矿、甚至地下水的开采都能算做采矿业范畴。

采矿关乎经济,更关乎安全。在灾害多、风险大、危险岗位多、井下作业招工难的采矿业,优先考虑的技术有:机器人和自动化、无人机/无人机系统、远程操控中心和可穿戴设备,其他还包括网络安全、实时数据可视化和分析。

统计显示,全国煤矿现有近300万从业人员,60%以上从事采煤、掘进、运输、安控等危险繁重工作。由于井下作业战线长、环节多、作业地点人员密集,平均单班入井人员超过600人,安全风险“点多面广”,管控难度大。此外,30万吨/年以下小煤矿仍占全国煤矿总数的38%,用人多、效率低、管理粗放、安全风险高的局面没有根本改变。

改变与政策

如何有效降低矿工劳动强度,避免人与灾害“短兵相接”,提高劳动效率?煤矿机器人的研发应用,或许可让广大煤矿工人安全工作、体面劳动、健康生活,同时有利于降低生产成本,解决日渐突出的“招工难”问题。智能化代表着煤炭工业发展的未来,煤矿机器人应用则是煤矿开采技术革命的重要标志。

由于井下环境恶劣、复杂,相比一般特种机器人,煤矿机器人研发难度更大。机器人既要满足煤矿井下防尘、防潮、抗腐蚀等特殊要求,也要适应井下空间苛刻的作业需求,实现自主路径规划、自动避障、自动平衡、自主行走、自主复位等控制要求,具备精准感知、自学习、自决策和自适应等能力。

国家在2019年开始大范围提出发展煤矿机器人的重大举措。

1月2日,国家煤矿安全监察局发布《煤矿机器人重点研发目录》,将重点研发的煤矿机器人分为掘进、采煤、运输、安控和救援共5类、38种,聚焦关键岗位、危险岗位,对每种机器人的功能提出了具体要求。随后,应急管理部成立“煤矿机器人协同推进中心”。

全国“两会”期间,应急管理部副部长黄玉治带来3份提案,其中一份是《关于大力推进煤矿智能装备和机器人研发应用的提案》。

8月14日,国家煤矿安监局与中国航天科技集团有限公司在京签订战略合作框架协议。据悉,国家煤矿安监局鼓励支持中国航天科技集团发挥航天科技优势,与煤炭行业开展“天地合作”,推广先进适用智能化和机器人技术装备。

8月21日,经应急管理部批准,由国家煤矿安监局主办的世界机器人大会煤矿机器人专题论坛在北京召开。论坛以“跨界合作,大力推进煤矿机器人研发应用”为主题,华为云中国区总裁洪方明受邀出席。

10月10日,科技部对国家重点研发计划高新领域“智能机器人”等9个重点专项2020年度项目申报指南建议向社会征求意见。在2020年度“智能机器人”重点专项中,3种煤矿机器人被列入申报范围。

到2020年3月,八部门更是联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的通知,通知提出,到2021年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。

由此可见在大政策上对于煤矿机器人的支持和推动。

企业在行动

近年来,企业也意识到煤矿安全的重要性,正逐步实现由“高危生产”向“本质安全”、“规模产量”向“质量效益”、“劳动密集”向“技术创新”、“传统开采”向“智能开采”的四大转变。而发展无人化机器人设备就成为关键。

作为“探路者”,部分企业尝到了甜头。

例如在山东能源新汶矿业集团,装备升级让18个采煤工作面实现电液控或智能化,部分矿井单班人数已由20左右减至4人。“我们还在试验应用一键启动掘进机器人,解决井下巷道三维空间的精确定位问题,截割头定位可精准至5厘米,实现掘进远程遥控。”该集团总经理辛恒奇称。

同煤集团塔山煤矿公司董事长马占元也深有体会:“以煤矿机器人为主的新技术、新装备,可以引领煤矿实现高质量发展。”以主运输环节巡检机器人为例,通过实时监测,可实时反馈井下环境变化,对比设定值发出警报,并利用里程和图像准确定位故障位置,便于及时处理故障。目前,智能爬壁巡检机器人、煤矸石智能分拣机器人等新装备也进入研发阶段。

很多企业则以智能采煤、掘进为智能化煤矿建设的关键点,根据不同区域地质赋存条件,选择典型代表,进行重点攻关。

图|固定岗位无人值守

国家能源集团等企业则已突破并掌握了“5类智能采煤、5类智能掘进、3类卡车无人驾驶、5类煤矿机器人、可视化远程控制和移动巡检”等关键核心技术,实现了不同煤层智能开采、不同煤岩智能掘进、不同载重卡车无人驾驶、危险岗位机器人替代、固定岗位无人值守等技术的全覆盖。

图|卡车无人驾驶

针对煤矿数量多、分布区域广、开采方式多的特点,国家能源集团率先在井工煤矿、露天煤矿、选煤厂建设了智能化样板、示范项目;

然后在10个煤矿、20个洗煤厂推广应用,打造了集团、矿区、煤矿“三级”智能管控一体化平台,横向贯穿业务,纵向打通流程,实现了决策和运营的高效协同。

神东煤炭上湾煤矿8.8m大采高工作面是目前世界上采高最大、工效最高、效益最好的智能化综采工作面。神东煤炭的28个综采面,截至9月中旬,国家能源集团已经有11个工作面实现了智能化开采。其中,薄煤层工作面100%实现了智能化。

在煤矿智能开采工作面,掘进机器人、钻锚机器人、喷浆机器人组成的机器人群协同作业,实现了掘进全过程全方位智能化作业。月进尺达到1700米。

不仅如此,该公司还在全国煤矿智能化装备和煤矿机器人展览会上展示了一些前沿的集成产品。

例如

用于洗选厂的机器狗:

露天矿炮孔智能测量机器人:

探毒探气巡检机器人:

综采工作面多功能机器人:

轮式巡检机器人:

近年来,中信重工开诚智能也紧紧围绕煤炭行业智能化建设需求,不断创新研制出适应各类作业场景的煤矿智能机器人及智能化系统解决方案,广泛应用于全国20余家大型煤矿集团,为煤炭行业的转型升级和高质量发展积极贡献力量。中信重工开诚智能也携多款煤矿机器人和智能化装备组团参展,产品一经亮相,便凭借超高的颜值和实力征服了现场观众:

结语

毋庸置疑,智能化代表着煤炭工业发展的未来。据统计,中国煤矿现有近300万从业人员,60%以上从事采煤、掘进、运输、安控等危险繁重工作(数据来源:中国煤炭工业协会),煤炭机器人的使命正是将煤矿工人从危险岗位上替换下来,从繁重的体力劳动中解放出来。

不过,任何事情都不可能一蹴而就,前行之路总是鲜花与荆棘并存。目前煤矿机器人产业呈现出“百花齐放”的态势,但整体尚处于初级发展阶段,技术短板亟需补齐、法规标准尚未健全、人才队伍不够充足等问题依然存在。

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