國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭公司錦界煤礦加快探索礦井?dāng)?shù)字化建設(shè)步伐，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)自動(dòng)化割煤、支架自動(dòng)跟機(jī)、設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制等關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的突破，為礦井建設(shè)向智能化轉(zhuǎn)型，打造采煤工作面機(jī)器人群智能開(kāi)采新模式奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

智能協(xié)同是新常態(tài)

“智能化，不單單指采煤機(jī)的智能化，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)支架、三機(jī)智能聯(lián)動(dòng)，各環(huán)節(jié)之間有效聯(lián)動(dòng)聯(lián)控，故障診斷、修復(fù)等。”有多個(gè)智能綜采工作面開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)的綜采一隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)李軍說(shuō)。如今，在綜采一隊(duì)?wèi)?yīng)用的采煤工作面機(jī)器人群智能開(kāi)采新模式、采煤全鏈條聯(lián)動(dòng)聯(lián)控，讓工作了快20年的李軍，對(duì)未來(lái)充滿希望。

綜采一隊(duì)所在的綜采工作面采用了由采煤機(jī)器人，支架機(jī)器人，供電、供液、照明等輔助系統(tǒng)組成的機(jī)器人群協(xié)同作業(yè)，通過(guò)集中控制協(xié)同作業(yè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、信息交互和協(xié)同控制。工作面一端的協(xié)同控制平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)工作面智能開(kāi)采的中樞環(huán)節(jié)，在開(kāi)采工作中，采煤機(jī)器人可自主自適應(yīng)預(yù)測(cè)割煤，液壓支架機(jī)器人協(xié)同采煤機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全工作面自動(dòng)跟機(jī)作業(yè)，采煤機(jī)與三機(jī)雙閉環(huán)協(xié)同控制，智能化水平明顯提升。

“我們主要采用的是綜采采煤機(jī)自主預(yù)測(cè)割煤、支架跟機(jī)拉架、采煤機(jī)與三機(jī)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，井下綜采所有設(shè)備可以在協(xié)調(diào)控制臺(tái)集中控制?！卞\界煤礦智能運(yùn)維組副組長(zhǎng)于在川介紹。

目前，采煤工作面機(jī)器人群已經(jīng)在錦界煤礦綜采一隊(duì)、綜采三隊(duì)兩支綜采隊(duì)伍常態(tài)化運(yùn)行。

核心技術(shù)再升級(jí)

錦界煤礦從自動(dòng)化割煤到智能化割煤，基礎(chǔ)建設(shè)升級(jí)與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，為采煤機(jī)器人智能AI算法預(yù)測(cè)割煤提供了可能。

該礦在采煤機(jī)機(jī)身上安裝了搖臂角度傳感器、機(jī)身俯仰角傳感器、D齒輪傳感器等，為割煤提供了數(shù)據(jù)感知。智能AI算法結(jié)合定位、采高、姿態(tài)等數(shù)據(jù)與人工操作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)時(shí)分析煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)及斷面數(shù)據(jù)，建立工作面頂?shù)装寮懊簩拥娜S模型，計(jì)算出最優(yōu)截割輪廓線，并以數(shù)據(jù)形式反饋到煤機(jī)自動(dòng)化割煤程序中，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)器人自主自適應(yīng)預(yù)測(cè)割煤。

新技術(shù)的使用，讓采煤機(jī)司機(jī)從2人變?yōu)?人，作業(yè)內(nèi)容也從人工操作變?yōu)槿斯じ深A(yù)。不僅如此，于在川介紹：“人工干預(yù)的數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)傳回控制系統(tǒng)，為下一刀提供數(shù)據(jù)依據(jù)。在運(yùn)行中，采煤機(jī)器人具有自主行走、自適應(yīng)預(yù)測(cè)截割、連續(xù)運(yùn)行等特點(diǎn)，在降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，工程質(zhì)量較人工操作更優(yōu)?！?/p>

智能聯(lián)動(dòng)降能耗

“以前兩個(gè)支架一起作業(yè)，1個(gè)班單人得操作近千次，下班后胳膊發(fā)麻，手指發(fā)木，自從實(shí)現(xiàn)跟機(jī)聯(lián)動(dòng)后，不僅減少了1名支架工，而且工作量也降了下來(lái)?！本C采一隊(duì)支架工劉鵬飛感受到了智能化帶來(lái)的變化。

而他所說(shuō)的跟機(jī)聯(lián)動(dòng)，指的就是液壓支架機(jī)器人協(xié)同采煤機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全工作面自動(dòng)跟機(jī)作業(yè)。他們?cè)谝簤褐Ъ苤袘?yīng)用了支架采高、推移行程、紅外監(jiān)測(cè)、油缸壓力等傳感器，實(shí)現(xiàn)工作面支架群的有序動(dòng)作。通過(guò)協(xié)同控制工藝，支架機(jī)器人群自主完成自動(dòng)收打互幫板、自動(dòng)推溜、自動(dòng)拉架等動(dòng)作，與泵站聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)恒壓供液等控制，最終實(shí)現(xiàn)液壓支架機(jī)器人群基于自主檢測(cè)、自動(dòng)控制、故障診斷的智能化協(xié)同作業(yè)。

與劉鵬飛一樣，隊(duì)里的技術(shù)員劉俊杰也感觸頗多。他說(shuō)：“三機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速以后，三機(jī)電量節(jié)約很明顯，節(jié)約量能達(dá)到10%至20%，對(duì)三機(jī)鏈條、刮板、機(jī)頭機(jī)尾的鏈輪磨損也減少了，檢修工的日常維護(hù)量顯著降低?！?/p>

據(jù)了解，采煤機(jī)與三機(jī)雙閉環(huán)協(xié)同控制，則是基于采煤機(jī)位置、牽引速度、截割電流、割煤工步等數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過(guò)AI算法，自動(dòng)識(shí)別并調(diào)整刮板、運(yùn)輸機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)速度，同時(shí)三機(jī)的速度、功率、溫度等數(shù)據(jù)，也可以閉環(huán)控制采煤機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)采掘、運(yùn)輸環(huán)節(jié)高效協(xié)同作業(yè)。

“液壓支架機(jī)器人群協(xié)同控制技術(shù)的應(yīng)用，把我們支架工從繁重、反復(fù)的勞動(dòng)中解放了出來(lái)?！眲Ⅸi飛在嘗到智能化帶來(lái)甜頭的同時(shí)，也深刻地感受到了壓力，“一專多能才是生存發(fā)展的硬道理，智能化的成果應(yīng)用也激發(fā)了我樂(lè)于嘗試的熱情。”

如今，在綜采一隊(duì)，井下用工人數(shù)已經(jīng)減了下來(lái)。目前，該隊(duì)共有53人，其中有4人掌握了4種崗位技能，12人掌握了3種崗位技能。