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一、基本信息
礦山種類：煤礦
應(yīng)用場(chǎng)景：巷道支護(hù)
場(chǎng)景實(shí)例：采煤工作面超前支護(hù)
機(jī)器人產(chǎn)品及制造單位：超前支護(hù)機(jī)器人，中煤科工開采研究院有限公司
應(yīng)用單位：陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦
二、詳細(xì)介紹
1.重點(diǎn)解決的痛點(diǎn)難點(diǎn)問題
煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，掘進(jìn)工作面存在軟弱破碎巖層坍塌等風(fēng)險(xiǎn)，超前支護(hù)能夠提前針對(duì)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(jìn)工作面正常作業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)保障整個(gè)煤礦的生產(chǎn)安全具有重要意義。
工作面運(yùn)輸順槽端頭和超前段設(shè)備集中，人工依賴度高、安全風(fēng)險(xiǎn)大。當(dāng)前，智能化采煤工作面兩順設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行難度較大，轉(zhuǎn)載機(jī)導(dǎo)向和自動(dòng)調(diào)節(jié)控制、皮帶機(jī)自移機(jī)尾推進(jìn)偏離調(diào)整和位置姿態(tài)調(diào)整、端頭支架與轉(zhuǎn)載機(jī)相對(duì)位置監(jiān)測(cè)等仍依賴人工開展，工作量較大;作業(yè)環(huán)境設(shè)備集中，存在設(shè)備擠壓等隱患，人工作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大。現(xiàn)有超前支護(hù)設(shè)備與轉(zhuǎn)載機(jī)、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(zhuǎn)載機(jī)獨(dú)立設(shè)計(jì)和部署，推進(jìn)方向難以通過協(xié)同作業(yè)實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)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(shí)避免推進(jìn)方向偏移和設(shè)備間產(chǎn)生干涉，嚴(yán)重影響超前支護(hù)作業(yè)效率?；仫L(fēng)順槽復(fù)雜環(huán)境，超前支架難以自動(dòng)定向及推移?；仫L(fēng)順槽粉塵大、巷道變形嚴(yán)重，超前支架難以實(shí)現(xiàn)精確定位、定姿感知;并且超前支架自動(dòng)移架過程缺少統(tǒng)一的控制基準(zhǔn)，各架組間相對(duì)獨(dú)立，缺乏統(tǒng)一的定向控制方法，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)推移?，F(xiàn)有超前支架設(shè)備間協(xié)同性差，難以常態(tài)化運(yùn)行。超前支架和自移機(jī)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(cè)功能，但是由于超前支架和其他設(shè)備相對(duì)獨(dú)立，缺乏統(tǒng)一的位姿監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)。此外，超前支架和自移機(jī)尾狀態(tài)參數(shù)未納入閉環(huán)控制，難以實(shí)現(xiàn)常態(tài)化自動(dòng)運(yùn)行。
2.解決方案介紹
超前支護(hù)機(jī)器人由超前支護(hù)機(jī)器人控制系統(tǒng)、自動(dòng)化協(xié)同控制系統(tǒng)以及激光雷達(dá)、推移傳感器、傾角傳感器等傳感設(shè)備組成，具備設(shè)備姿態(tài)監(jiān)測(cè)、進(jìn)/回風(fēng)順槽環(huán)境自動(dòng)感知等功能，實(shí)現(xiàn)了超前支架、端頭支架、轉(zhuǎn)載機(jī)以及皮帶機(jī)的自動(dòng)協(xié)同運(yùn)行。超前支護(hù)機(jī)器人采用自動(dòng)化協(xié)同控制系統(tǒng)，集成多傳感器及精確控制算法，對(duì)超前支架和自移機(jī)尾在超前巷道中的位姿進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)設(shè)備和轉(zhuǎn)載機(jī)之間的距離控制和位置自動(dòng)調(diào)整，避免了設(shè)備間的碰撞和干涉，保證了作業(yè)協(xié)同順利進(jìn)行;采用精確的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向算法，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)載機(jī)在回風(fēng)順槽中的精確定位和導(dǎo)向，確保了設(shè)備的安全運(yùn)行和推進(jìn)方向的準(zhǔn)確性;采用基于電液換向閥的油缸位置精確控制方法，實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)裝備動(dòng)作執(zhí)行過程中的精確控制，解決了運(yùn)輸順槽超前支架自動(dòng)運(yùn)移難題;采用閉環(huán)控制和狀態(tài)參數(shù)的智能調(diào)節(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)設(shè)備自動(dòng)控制的常態(tài)化運(yùn)行，提高了工作面的效率和穩(wěn)定性。
3.應(yīng)用推廣情況及應(yīng)用效果
超前支護(hù)機(jī)器人在陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦627工作面實(shí)現(xiàn)井下試驗(yàn)應(yīng)用。應(yīng)用前，傳統(tǒng)超前巷道支護(hù)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(dòng)超前支架，每天兩個(gè)生產(chǎn)班需8人，每年投入人工成本30萬元/人。應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了超前支護(hù)區(qū)域裝備自動(dòng)控制，全面提高工作面推進(jìn)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(nèi)容來源：中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)機(jī)器人分會(huì)
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