巡检机器人在煤矿的应用分析.pdf

收稿日期２０２０􀆽 ０２􀆽 １０ 作者简介周静龙１９８８ － ꎬ男ꎬ山西芮城人ꎬ助理工程师ꎬ从事生产技术管理工作ꎮ ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ －２７９８. ２０２０. ０５. ０２４ 巡检机器人在煤矿的应用分析 周静龙 大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司ꎬ山西 大同 ０３７１００ 摘 要为了提升煤矿机电设备管理水平ꎬ解决煤矿日常人机管理存在的难题ꎬ提出将巡检机器人应用到 煤矿的一些场景ꎬ用来替代矿井作业人员工作ꎬ实现了煤矿的减员增效和安全生产ꎮ 关键词煤矿ꎻ机电管理ꎻ巡检机器人 中图分类号ＴＰ２４２ 文献标识码Ｂ 文章编号１００５􀆽 ２７９８２０２００５􀆽 ００５３􀆽 ０１ 我国的煤炭产量占据着世界煤炭总产量的半壁 江山ꎬ但受不同时期矿井建设技术水平限制ꎬ国内煤 矿的装备、技术、管理发展极不平衡ꎬ特别是老旧煤 矿ꎬ存在众多技术和管理难点ꎮ 这些年我国的科学 技术突飞猛进ꎬ大量的新技术研发应用到煤矿ꎬ为煤 矿的智能化建设提供了技术支撑ꎮ 本文从当前煤矿 生产普遍存在的问题和难点入手ꎬ提出在煤矿应用 巡检机器人的建议ꎬ以实现煤矿安全高效生产ꎮ １ 煤矿常见的问题 １. １ 作业环境复杂危险 煤矿作业环境复杂危险ꎬ有五种常见的灾害ꎬ分 别是矿井水灾、矿井火灾、矿井瓦斯灾害、矿井煤尘 灾害、矿井顶板灾害等ꎬ随着开采深度的增加ꎬ这些 灾害发生的概率也逐步增大ꎬ当前绝大部分煤矿的 开采深度已经超过 ４００ ｍꎬ个别煤矿开采深度甚至 达到 １ ０００ ｍ 以上ꎬ煤矿深部开采还造成冲击地压、 煤与瓦斯突出、矿井热害等灾害ꎬ严重威胁矿井的安 全生产ꎮ １. ２ 劳动力密集 煤矿是劳动力密集企业ꎬ大型矿井交接班人员 数量在 １ ０００ 人以上ꎬ灾害严重矿井综采工作面交 接班作业人员接近 ８０ 人ꎬ见表 １ 和表 ２ꎮ 一旦矿井 发生系统性的风险事故ꎬ会危及作业人员ꎬ易造成重 大和特别重大事故ꎮ １. ３ 劳动强度高 煤矿作业人员劳动强度高ꎬ具体体现在劳动体 力消耗大和劳动时间长两方面煤矿作业人员劳动 体力消耗大ꎬ部分老旧矿井经过多次技改延深ꎬ系统 复杂ꎬ从地面到作业地点要用 ２ ｈ 以上ꎬ中间需使用 多种辅助运人装备ꎬ其中步行时间就超过 １. ５ ｈꎻ大 部分矿井作业地点受空间狭小限制ꎬ无法采用大型 起重和运输设备对较大设备进行搬运与更换ꎬ人力、 手拉葫芦、牵引绞车配合滑轮是煤矿常用的搬用重 物的方式ꎬ更何况在煤矿没有太轻的材料、机械、装 备配件ꎮ 煤矿作业人员劳动时间长ꎬ大早班和大夜 班通常在井下作业时长超过 １６ ｈꎬ期间几乎是连续 作业ꎬ不能休息ꎮ 表 １ 矿井单班作业人数规定 生产能力 Ｋ/ 万 ｔ􀅱ａ －１ 灾害严重矿井/ 人其他矿井/ 人 Ｋ≤３０≤１００≤８０ ３０ Ｋ≤６０≤２００≤１００ ６０ Ｋ １２０≤３００≤１８０ １２０≤Ｋ １８０≤４００≤２００ １８０≤Ｋ ３００≤６００≤２８０ ３００≤Ｋ ５００≤８００≤４００ Ｋ≥５００≤８５０≤４５０ 表 ２ 采煤工作面单班作业人数规定 矿井类型 机械化采煤工作面/ 人 检修班生产班 炮采工作 面/ 人 灾害严重矿井≤４０≤２５≤２５ 其他矿井≤３０≤２０≤２５ １. ４ 装备技术陈旧 煤矿装备技术陈旧ꎬ由于矿井建设时期不同ꎬ且 服务年限较长ꎬ目前已有上百年的矿井ꎬ造成了矿井 装备水平参差不齐ꎬ每座矿井只能代表其建设时期 的先进水平ꎬ受工业投资和原有设计的影响ꎬ很难及 时更新装备ꎮ 例如有些煤矿的大型设备还采用苏联 的产品ꎻ还有一些煤矿受原有设计所形成的系统限 制ꎬ新型的大型设备必须得解体入井口ꎬ有些新的装 备无法解体ꎬ所以无法应用ꎻ有的矿井受资金和矿井 条件制约其综采工作面液压支架在井下的服务年限 超过十年ꎮ下转第 ８５ 页 ３５ 问问题题探探讨讨 总第 ２４９ 期 ３ 有些招标项目虽然多次挂网ꎬ但是没有企 业响应ꎬ主要是项目控制价格较低及付款方式不尽 合理ꎮ 究其根本原因ꎬ是公允价格平台多年未与波 动的市场价格接轨所致ꎮ ４ 关于最低价评标法和综合评标法的适用 性问题ꎮ 在评标过程中发现ꎬ一些有实力的大型企 业报价通常相对较高ꎬ但其产品质量和后期服务保 障力强ꎻ而一些小型企业虽然报价相对较低ꎬ但其产 品质量及后期服务不一定能够达到保障要求ꎮ 采用 以上两种评标法ꎬ均难以确保招标人选择到满意的 投标人ꎮ 因此ꎬ随着供给侧结构改革的深化ꎬ完善煤矿招 投标工作的相关政策ꎬ使得以上这些问题得到妥当 的解决ꎬ才能使煤矿设备采购和工程建设招投标工 作做得更好ꎬ这也将有待于通过供给侧的进一步改 革来加以解决ꎮ [责任编辑路 方] 􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦􀤦 上接第 ５３ 页 １. ５ 设备管理难度大 煤矿使用的机械设备错综复杂ꎬ其中煤矿固定 机械设备有大型提升机、主要通风机、大型水泵、大 型空压机、变压器等ꎻ生产设备有采煤机、液压支架、 刮板输送机、胶带输送机、转载机、破碎机ꎻ辅助生产 的设备有轨道电机车、无轨胶轮车、架空人车等ꎬ因 此设备管理点多面广ꎬ传统需要数量庞大的技术人 员进行巡检和维护ꎮ ２ 巡检机器人 矿用隔爆兼本安型巡检机器人适用于煤矿井下 易燃、易爆、有毒腐蚀性气体等复杂工况、不适宜人 工作业的危险环境中ꎬ代替巡检工对井下设备进行 定时、定点、高质量、长时间的往复巡检工作ꎮ ２. １ 设备结构 本文以 ＫＲＸＪ３８ 矿用隔爆兼本安型巡检机器人 为例ꎬ其主要结构由机器人本体、基站、防爆自动充 电装置、轨道系统、井下防爆计算机选配、地面工 作站组成ꎬ见图 １ꎮ 图 １ 矿用隔爆兼本安型巡检机器人结构 ２. ２ 主要功能 巡检机器人严格按照国家防爆标准设计ꎬ符合 煤矿防爆要求具备稳定、安全的驱动机构及轨道系 统ꎬ能适应煤矿井下及地面现场应用条件ꎬ如胶带机 巷道、井下水泵房、井下变电房、洗煤厂等场所ꎻ机器 人吊挂于轨道ꎬ占用空间小ꎬ不影响行人ꎬ对地面环 境无要求ꎻ搭载红外热像仪ꎬ能够实时采集巡检设备 的红外热像图及各点温度ꎬ判断设备运行温度异常 情况ꎬ如胶带机托辊热像温度、电机轴温等ꎻ搭载多 台可见光摄像仪ꎬ满足不同角度的检测需求ꎻ具有多 种智能化识别功能胶带机跑偏识别、仪表数据识 别、阀杆位置识别、旋钮状态识别、火焰识别、入侵人 员识别等ꎻ具备声音采集及双向对讲功能ꎻ具备音频 异常分析功能ꎬ判断托辊、滚筒、电机等异常音频ꎻ具 备环境检测分析功能ꎬ重点检测多种气体浓度是否 超限ꎻ采用防爆自动充电设计ꎬ充电安全、便捷ꎻ具备 机器人本体自检功能ꎻ具备手机就地控制功能ꎬ方便 现场操作ꎻ可快速集成各种标准通讯接口的检测仪 器ꎬ与矿方设备对接融合ꎬ便于智慧矿山整体性集成ꎮ ３ 应用及效果 某矿主斜井胶带机长 ３ ３５０ ｍꎬ带宽 ２ ｍꎬ提升能 力为２ ０００ 万 ｔ/ ａꎬ在此处应用了 ＫＲＸＪ３８ 矿用隔爆兼 本安型巡检机器人来代替人工巡检ꎮ 通过机器人巡 检作业时的“望、闻、问、切”ꎬ实时检测并智能识别处 理胶带运行现场的图像、声音、红外热像及温度数据、 烟雾、多种气体浓度参数等信息ꎬ并基于大数据分析 预警技术ꎬ实现了对胶带运行故障超前预判、预警ꎮ 与人工巡检相比ꎬ每日减少了故障停机时间 ０. ５ ｈꎬ可 代替巡检工１２ 人ꎬ取得了良好的技术经济效果ꎮ 巡检机器人在煤矿现场应用中表现出可靠性 高ꎬ安装、操作、使用方便ꎬ维护简单等一系列优点ꎬ 在易燃、易爆、有毒腐蚀性气体等复杂工况、不适宜 人工作业的危险环境中代替巡检工作业ꎬ有效降低 了机电事故造成的停产经济损失ꎬ同时对减员增效、 减轻巡检人员的劳动强度具有重要意义ꎮ 参考文献 [１] 杨富宇ꎬ张龙伟ꎬ郭小江ꎬ等. 智能机器人巡检系统在 ５００ ｋＶ 变电站的应用[Ｊ]. 科技创新与应用ꎬ２０１７ ２５５０ꎬ５２. [２] 李小丽. ＰＤＥＳ 设备安全评价点巡检系统在漳村煤矿的 应用[Ｊ]. 煤ꎬ２０１１ꎬ２０１２５２ꎬ９１. [责任编辑路 方] ５８ ２０２０ 年 ５ 月 黄 涛招投标工作的发展与煤矿招投标实践 第 ２９ 卷第 ５ 期