編者按：

以“百年再出發(fā)，邁向高水平科技自立自強”為主題的2021年全國科普日活動正在全國各地如火如荼地開展。為了集中展現(xiàn)煤炭行業(yè)近年來取得的科技成就，展示煤礦的科技創(chuàng)新風貌，本報特刊發(fā)煤礦前沿科技成果，并走進部分國家級重點實驗室，了解煤礦未來的研發(fā)方向。

陜煤集團榆北煤業(yè)：煤礦掘進向智能化飛躍

近年來，陜煤集團榆北煤業(yè)通過理念創(chuàng)新、科技引領、裝備提升，使掘進工作從機械化、自動化向智能化飛躍，達到永久支護緊跟迎頭月進2600米的國內領先水平，徹底解決了困擾千萬噸級礦井采掘失衡、接替緊張的難題。

2019年，針對小保當公司一號礦夾矸與片幫并存的復雜地質條件，陜煤集團會同榆北煤業(yè)及所屬小保當公司，聯(lián)合西安科技大學、西煤機公司等單位，研發(fā)了適用于礦區(qū)復雜地質條件、具有自主知識產(chǎn)權的護盾式掘進機器人系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由護盾式截割機器人、鉆錨機器人、錨網(wǎng)運輸機器人、電液控平臺等組成，適用于矩形大斷面煤巷掘進，具備掘進定位導航、位姿自動糾偏、自適應截割、軌跡跟蹤、環(huán)境多參數(shù)智能感知、設備狀態(tài)在線監(jiān)測與故障診斷等特點。

“護盾式掘進機器人系統(tǒng)雖然對巷道圍巖及頂?shù)装宓囊蟊容^高，但在掘進過程中一次成巷的快掘快支，可有效保證巷道成型質量。”在小保當公司一號礦112204智能快掘工作面遠程操作室內，技術員李佳鑫說，“不僅如此，地面生產(chǎn)調度指揮中心還可以遠程控制300米外的井下智能快掘設備。”

目前，榆北煤業(yè)通過優(yōu)化掘錨同步、立體交叉、平行作業(yè)、快速推進的掘進工藝技術，構建了集感知、互聯(lián)、分析、自學習、預測、決策、控制于一體的智能化快掘體系，并針對特厚煤層、結構復雜的厚煤層及中厚煤層快速掘進難題，率先提出四類掘進成套裝備技術，即智能快掘成套裝備(3.0版)、護盾式掘進機器人系統(tǒng)、快速掘進成套裝備、巖巷快速掘進成套裝備，在大幅提升掘進速度的同時，進一步提高了迎頭施工人員的安全系數(shù)，降低了職工的勞動強度。(姚媛 陳佳龍)

神東煤炭集團：機械外骨骼讓礦工秒變“大力士”

近日，在國家能源集團神東煤炭集團榆家梁礦周轉材料庫內，一名身著奇異裝備的裝卸工吸引了筆者注意。只見他將長2.5米、重60斤的槽鋼抬起、搬走，看似并不費力。

原來，這套裝備是由神東煤炭集團高端設備研發(fā)中心聯(lián)合國內知名機械外骨骼助力企業(yè)，針對礦井作業(yè)特點，設計研發(fā)制造的第二代機械外骨骼產(chǎn)品。榆家梁礦正在對這套裝備進行測試。

據(jù)介紹，機械外骨骼是利用特殊的合金材質模擬人類骨骼，輔助人的行動、增強人的四肢力量的可穿戴設備，目前廣泛用于軍事、救援、醫(yī)療等領域。

本次現(xiàn)場測試的這套裝備為主動型外骨骼，可在不影響人本身動作的前提下，在有助力需求的位置增加點擊，在沒有助力需求的位置使用欠驅動或耦合驅動等技術增加人的力量和耐力。這套裝備能夠檢測人的運動狀態(tài)、外部環(huán)境等，判斷出人的運動意圖，繼而由外骨骼進行跟隨，并在需要的時候提供助力。

榆家梁礦機電隊副隊長劉秋堂在井下使用這套裝備后說：“它提供的輔助力非常棒，但是前臂往起拿東西的時候還是比較吃力，如果這套設備給前臂適當增加輔助力，我想會更好用。”

目前，神東煤炭集團高端設備研發(fā)中心與聯(lián)合團隊一起開發(fā)的機械外骨骼產(chǎn)品共有3款，分別是上肢外骨骼機器人、腰部外骨骼機器人以及下肢外骨骼機器人，主要用于井下安裝、生產(chǎn)、搬運和地面單位制造、生產(chǎn)、維修等場景。

在未來很長一段時間內，機械外骨骼裝備將和神東煤炭集團同時部署的各類礦井智能機器人、全自動設備進行互補，為各礦井和部門提供更多更優(yōu)的智能化保障。(李銳東 王浩宇)

皖北煤電集團智能公司麻地梁礦：機器人輕松搞定貨物配送

9月7日，前來皖北煤電集團智能公司麻地梁礦參觀考察智慧礦山的新華三集團副總裁張偉，在該礦存儲貨物的倉庫中驚奇地發(fā)現(xiàn)，一個機器人正嫻熟地配送貨物。

麻地梁礦供應科主管王子宇介紹，這是該礦投用的物聯(lián)網(wǎng)+智能倉儲快遞服務系統(tǒng)。接到用料單位線上需求后，操作人員根據(jù)需求對機器人進行設定，機器人按照指令，能準確取貨并將貨物按照運行路線放入等待裝車的膠輪車箱內。過去幾個人爬高上低、手忙腳亂才能完成的取貨、裝車作業(yè)，這個機器人幾分鐘就能完成。

來到麻地梁礦井下主運皮帶處，正在運行的智能巡檢機器人又讓張偉大開眼界。隨著智能巡檢機器人的運行，檢測數(shù)據(jù)實時顯示在監(jiān)控屏幕上，皮帶機有一絲一毫的問題，都逃不過機器人的慧眼。

麻地梁礦機運科科長武佩忠說：“智能巡檢機器人利用先進的機械設計及仿真優(yōu)化、視頻編碼與傳輸、圖像處理與模式識別等技術，可監(jiān)測皮帶跑偏、大巷溫濕度、可燃氣體濃度、運轉部位有人出現(xiàn)等情況，并生成預判結果，對突發(fā)事故進行預警預判，為安全生產(chǎn)提供可靠保障。智能巡檢機器人替代人工巡檢以來，該礦千米皮帶巡檢崗位至少可以減少4人，還解決了人工巡檢無法查出的問題。”

近年來，麻地梁礦牢固樹立“少人則安、無人則安”理念，積極減少人員投入，運用超前管理理念和現(xiàn)代化數(shù)字技術雙輪驅動，開辟了“少人則安”新天地。(胡云峰)

晉能控股煤業(yè)集團塔山礦：5G讓專網(wǎng)公網(wǎng)互聯(lián)互通

近日，筆者來到晉能控股煤業(yè)集團塔山礦，看到該礦與華為公司合作研發(fā)應用的AI智能識別技術主運輸智能感知與聯(lián)動控制系統(tǒng)正在有條不紊地工作。

該系統(tǒng)基于井下高清攝像頭和礦用5G通信網(wǎng)絡，運用視覺感知分析算法，具有智能識別揮手求救、未戴安全帽、皮帶跑偏、風門開啟等情況的功能，為視頻監(jiān)測系統(tǒng)賦予了安全行為智能管控的職能。

2019年以來，晉能控股集團以塔山礦為試點，開展5G網(wǎng)絡應用建設，采用SA架構組網(wǎng)，一體化設計，并獨立組網(wǎng)、運行，實現(xiàn)了地面井下、專網(wǎng)公網(wǎng)互聯(lián)互通，有效解決了多類型數(shù)據(jù)同步傳輸不可靠、遠程控制實時性差、融合大數(shù)據(jù)的智能決策效率低等問題。

截至目前，塔山礦核心機房建設有5G核心網(wǎng)、4G核心網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)核心交換機、無線網(wǎng)管系統(tǒng)和多媒體語音調度系統(tǒng)等。其地面共建設有8個宏站、7個微站，井下安裝了遠端數(shù)據(jù)匯聚單元13套(26臺)及128臺5G基站，實現(xiàn)了地面與井下5G網(wǎng)絡的全覆蓋。

如今，5G網(wǎng)絡技術已在塔山礦發(fā)揮重要作用。井下主運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了對主運輸皮帶故障實時、自動檢測，通過5G網(wǎng)絡將信號傳送到井上智能服務器進行實時分析和故障識別。二盤區(qū)避難硐室、變電所利用5G網(wǎng)絡傳輸，將巡檢機器人實時采集的區(qū)域環(huán)境參數(shù)、視頻數(shù)據(jù)和紅外熱傳感器參數(shù)上傳。

“今年，我們將加快推進‘5G+智能礦山’建設，力爭實現(xiàn)智能化工作面占比達100%。”塔山礦黨委書記、董事長宋銀林表示。(吳玲 劉洋)

準能集團：無人駕駛卡車馳騁露天礦

近日，在國家能源集團準能集團黑岱溝露天礦礦坑下南500米無人駕駛試驗場地，10輛930E電動輪自卸無人駕駛礦用卡車穿梭在2個工作面之間。其中，4輛無人駕駛礦用卡車與4號395電鏟配合調試，其余6輛無人駕駛礦用卡車與5號395電鏟進行編組運行調試。

這是準能集團露天礦無人運輸作業(yè)系統(tǒng)關鍵技術研究與應用項目的研究成果。該項目立項以來，礦用卡車無人駕駛技術不斷發(fā)展。2020年8月，單輛無人駕駛礦用卡車自動駕駛功能測試成功。2020年底，單輛無人駕駛礦用卡車與1臺電鏟順利完成無人運輸調度系統(tǒng)聯(lián)調測試。今年5月，無人駕駛礦用卡車與有人駕駛卡車、電鏟、推土機成功混編作業(yè)測試。目前，準能集團露天礦已實現(xiàn)多臺無人駕駛礦用卡車與電鏟多工作面同時編組作業(yè)。

該項目通過搭建地面控制中心、車地無線通信、車載控制等系統(tǒng)，實現(xiàn)礦用自卸車裝、運、卸過程的無人自主運行，并采用國內領先的4D光場智能感知系統(tǒng)，深度融合激光雷達、毫米波雷達、北斗定位等感知技術，精確識別小型障礙物。其專有的雙控雙駕無人駕駛系統(tǒng)響應速度快、控制精度高、可靠性強，還能兼容不同類型和品牌的礦用卡車實現(xiàn)無人駕駛。

該項目計劃于2022年年底前完成涵蓋黑岱溝露天礦和哈爾烏素露天礦的10種車型共計165輛卡車的改造和統(tǒng)一智能化平臺建設工作，并將與現(xiàn)有的挖掘機、推土機等1000余輛輔助作業(yè)車進行協(xié)同作業(yè)管理。