一、基本信息
礦山種類：煤礦
應用場景：鉆孔鉆進
場景實例：井下智能探放水鉆孔
機器人產(chǎn)品及制造單位：探放水鉆孔機器人，中煤科工西安研究院(集團)有限公司
應用單位：國家能源神東煤炭集團公司、國家能源烏海能源有限責任公司、普能控股裝備制造集團有限公司、淮北礦業(yè)(集團)有限責任公司、淮河能源控股集團有限責任公司、陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司
二、詳細介紹
1.重點解決的痛點難點問題
我國煤田地質(zhì)條件復雜，煤礦突水與地質(zhì)構(gòu)造、采礦活動、地應力、地下水水力特征等因素關(guān)系密切，地表水、孔隙水、裂隙水、巖溶水和老空(窯)水等是煤礦生產(chǎn)過程中常見的水害類型。水害作為威脅礦井安全生產(chǎn)的主要危險源之一，其防治工作一直是礦井安全生產(chǎn)的重點內(nèi)容，利用煤礦井下鉆探裝備進行探放水鉆孔是解決井下水害問題最直接、有效的方法。傳統(tǒng)探放水鉆孔施工自動化程度低，無法滿足作業(yè)需求。傳統(tǒng)探放水鉆孔主要由人工操作鉆機和輔助裝卸鉆桿完成，缺乏專用成套的自動化設(shè)備，依賴工人經(jīng)驗進行鉆進工藝與鉆進參數(shù)調(diào)整，決策時間長、勞動強度大;常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進鉆孔軌跡無法精確控制，目標指向性不明確，孔口裝置與鉆機相對獨立，無法實現(xiàn)高效協(xié)同作業(yè)。水文地質(zhì)條件復雜，探放水作業(yè)存在安全隱患。隨著我國煤炭開采逐步向深部轉(zhuǎn)移，水文地質(zhì)條件變得越發(fā)復雜，探放水鉆孔施工過程中常遇孔內(nèi)高壓水、大流量突水鉆進作業(yè)情況，人工操作鉆機時無法掌握孔內(nèi)水情變化，不能及時進行防控，從而導致水淹鉆場和巷道，容易損壞現(xiàn)場設(shè)備，也嚴重威脅工人的人身安全。
2.解決方案介紹
探放水鉆孔機器人由智能探放水鉆機、大容量鉆桿自動連續(xù)補桿系統(tǒng)、智能孔口安全控制系統(tǒng)、多參數(shù)感知與監(jiān)測系統(tǒng)、智能定向鉆進控制決策系統(tǒng)組成，具備自適應定向鉆進、連續(xù)自動裝卸鉆桿、實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測等功能。
探放水鉆孔機器人基于多參數(shù)智能感知、多機構(gòu)精確控制、智能孔口監(jiān)控、自主決策鉆進等技術(shù)，采用無線遙控和智能控制決策技術(shù)，通過孔內(nèi)地層水文地質(zhì)信息實時獲取、實時分析，實現(xiàn)探放水鉆孔作業(yè)過程中富水含水層的精細探測和實時判識，為機器人自主決策智能鉆進提供數(shù)據(jù)支撐;自動采集孔內(nèi)地層巖性變化信息、頂水壓力變化等水文地質(zhì)信息，為疏放水鉆探工程科學確定疏放靶區(qū)、優(yōu)化疏放工程布置提供支撐;利用實時獲取的鉆孔參數(shù)，通過自主分析決策技術(shù)，達到自適應定向鉆進施工的要求，實現(xiàn)探放水鉆孔施工精準探測;開發(fā)精準閉環(huán)控制高效定向鉆進控制算法，根據(jù)隨鉆監(jiān)測孔底軌跡參數(shù)、工程參數(shù)等多源信息，反饋控制工藝參數(shù)與鉆進參數(shù)，實現(xiàn)精準高效定向鉆進。
3.應用推廣情況及應用效果
探放水鉆孔機器人在國家能源神東煤炭集團公司、國家能源烏海能源有限責任公司、晉能控股裝備制造集團有限公司、淮北礦業(yè)(集團)有限責任公司、淮河能源控股集團有限責任公司、陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司等實現(xiàn)應用，累計推廣應用超30臺套，累計運行時間超2萬小時。應用前，需3人操作鉆機進行鉆孔施工作業(yè)且勞動強度較大。應用后，只需1人監(jiān)管自動鉆孔施工作業(yè)，提升了探放水鉆孔作業(yè)的智能化水平，直接降本10%、提效30%以上，有效推動煤礦實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)和降本增效。
內(nèi)容來源：中國機械工業(yè)聯(lián)合會機器人分會
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