煤矿现代“黑科技”，来一波！

以“百年再出发，迈向高水平科技自立自强”为主题的2021年全国科普日活动正在全国各地如火如荼地开展。为了集中展现煤炭行业近年来取得的科技成就，展示煤矿的科技创新风貌，本报特刊发煤矿前沿科技成果，并走进部分国家级重点实验室，了解煤矿未来的研发方向。

陕煤集团榆北煤业：煤矿掘进向智能化飞跃

地面生产调度指挥中心远程操控智能快掘设备

近年来，陕煤集团榆北煤业通过理念创新、装备提升，使掘进工作从机械化、自动化向智能化飞跃，达到支护紧跟迎头月进2600米的国内领先水平，彻底解决了困扰千万吨级矿井采掘失衡、接替紧张的难题。

2019年，针对小保当公司一号矿夹矸与片帮并存的复杂地质条件，陕煤集团会同榆北煤业及所属小保当公司，联合西安科技大学、西煤机公司等单位，研发了适用于矿区复杂地质条件、具有自主知识产权的护盾式掘进机器人系统。

该系统由护盾式截割机器人、钻锚机器人、锚网运输机器人、电液控平台等组成，适用于矩形大断面煤巷掘进，具备掘进定位导航、位姿自动纠偏、自适应截割、轨迹跟踪、环境多参数智能感知、设备状态在线监测与故障诊断等特点。

“护盾式掘进机器人系统虽然对巷道围岩及顶底板的要求比较高，但在掘进过程中一次成巷的快掘快支，可有效保证巷道成型质量。”在小保当公司一号矿112204智能快掘工作面远程操作室内，技术员李佳鑫说，“不仅如此，地面生产调度指挥中心还可以远程控制300米外的井下智能快掘设备。”

目前，榆北煤业通过优化掘锚同步、立体交叉、平行作业、快速推进的掘进工艺技术，构建了集感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制于一体的智能化快掘体系，并针对特厚煤层、结构复杂的厚煤层及中厚煤层快速掘进难题，率先提出四类掘进成套装备技术，即智能快掘成套装备（3.0版）、护盾式掘进机器人系统、快速掘进成套装备、岩巷快速掘进成套装备，在大幅提升掘进速度的同时，进一步提高了迎头施工人员的安全系数，降低了职工的劳动强度。

神东煤炭集团：机械外骨骼让矿工秒变“大力士”

职工利用机械外骨骼装备搬运物品

近日，在国家能源集团神东煤炭集团榆家梁矿周转材料库内，一名身着奇异装备的装卸工吸引了笔者注意。只见他将长2.5米、重60斤的槽钢抬起、搬走，看似并不费力。

原来，这套装备是由神东煤炭集团高端设备研发中心联合国内知名机械外骨骼助力企业，针对矿井作业特点，设计研发制造的第二代机械外骨骼产品。榆家梁矿正在对这套装备进行测试。

据介绍，机械外骨骼是利用特殊的合金材质模拟人类骨骼，辅助人的行动、增强人的四肢力量的可穿戴设备，目前广泛用于军事、救援、医疗等领域。

本次现场测试的这套装备为主动型外骨骼，可在不影响人本身动作的前提下，在有助力需求的位置增加点击，在没有助力需求的位置使用欠驱动或耦合驱动等技术增加人的力量和耐力。这套装备能够检测人的运动状态、外部环境等，判断出人的运动意图，继而由外骨骼进行跟随，并在需要的时候提供助力。

榆家梁矿机电队副队长刘秋堂在井下使用这套装备后说：“它提供的辅助力非常棒，但是前臂往起拿东西的时候还是比较吃力，如果这套设备给前臂适当增加辅助力，我想会更好用。”

目前，神东煤炭集团高端设备研发中心与联合团队一起开发的机械外骨骼产品共有3款，分别是上肢外骨骼机器人、腰部外骨骼机器人以及下肢外骨骼机器人，主要用于井下安装、生产、搬运和地面单位制造、生产、维修等场景。

在未来很长一段时间内，机械外骨骼装备将和神东煤炭集团同时部署的各类矿井智能机器人、全自动设备进行互补，为各矿井和部门提供更多更优的智能化保障。

皖北煤电集团智能公司麻地梁矿：机器人轻松搞定货物配送

智能仓储机器人在执行出库作业

9月7日，前来皖北煤电集团智能公司麻地梁矿参观考察智慧矿山的新华三集团副总裁张伟，在该矿存储货物的仓库中惊奇地发现，一个机器人正娴熟地配送货物。

麻地梁矿供应科主管王子宇介绍，这是该矿投用的物联网+智能仓储快递服务系统。接到用料单位线上需求后，操作人员根据需求对机器人进行设定，机器人按照指令，能准确取货并将货物按照运行路线放入等待装车的胶轮车箱内。过去几个人爬高上低、手忙脚乱才能完成的取货、装车作业，这个机器人几分钟就能完成。

来到麻地梁矿井下主运皮带处，正在运行的智能巡检机器人又让张伟大开眼界。随着智能巡检机器人的运行，检测数据实时显示在监控屏幕上，皮带机有一丝一毫的问题，都逃不过机器人的慧眼。

麻地梁矿机运科科长武佩忠说：“智能巡检机器人利用先进的机械设计及仿真优化、视频编码与传输、图像处理与模式识别等技术，可监测皮带跑偏、大巷温湿度、可燃气体浓度、运转部位有人出现等情况，并生成预判结果，对突发事故进行预警预判，为安全生产提供可靠保障。智能巡检机器人替代人工巡检以来，该矿千米皮带巡检岗位至少可以减少4人，还解决了人工巡检无法查出的问题。”

近年来，麻地梁矿牢固树立“少人则安、无人则安”理念，积极减少人员投入，运用超前管理理念和现代化数字技术双轮驱动，开辟了“少人则安”新天地。

晋能控股煤业集团塔山矿：5G让专网公网互联互通

连接5G网络的智能巡检机器人

近日，笔者来到晋能控股煤业集团塔山矿，看到该矿与华为公司合作研发应用的AI智能识别技术主运输智能感知与联动控制系统正在有条不紊地工作。

该系统基于井下高清摄像头和矿用5G通信网络，运用视觉感知分析算法，具有智能识别挥手求救、未戴安全帽、皮带跑偏、风门开启等情况的功能，为视频监测系统赋予了安全行为智能管控的职能。

2019年以来，晋能控股集团以塔山矿为试点，开展5G网络应用建设，采用SA架构组网，一体化设计，并独立组网、运行，实现了地面井下、专网公网互联互通，有效解决了多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题。

截至目前，塔山矿核心机房建设有5G核心网、4G核心网、环网核心交换机、无线网管系统和多媒体语音调度系统等。其地面共建设有8个宏站、7个微站，井下安装了远端数据汇聚单元13套（26台）及128台5G基站，实现了地面与井下5G网络的全覆盖。

如今，5G网络技术已在塔山矿发挥重要作用。井下主运输系统实现了对主运输皮带故障实时、自动检测，通过5G网络将信号传送到井上智能服务器进行实时分析和故障识别。二盘区避难硐室、变电所利用5G网络传输，将巡检机器人实时采集的区域环境参数、视频数据和红外热传感器参数上传。

“今年，我们将加快推进‘5G+智能矿山’建设，力争实现智能化工作面占比达100%。”塔山矿党委书记、董事长宋银林表示。

准能集团：无人驾驶卡车驰骋露天矿

准能集团无人驾驶矿用卡车正在作业

近日，在国家能源集团准能集团黑岱沟露天矿矿坑下南500米无人驾驶试验场地，10辆930E电动轮自卸无人驾驶矿用卡车穿梭在2个工作面之间。其中，4辆无人驾驶矿用卡车与4号395电铲配合调试，其余6辆无人驾驶矿用卡车与5号395电铲进行编组运行调试。

这是准能集团露天矿无人运输作业系统关键技术研究与应用项目的研究成果。该项目立项以来，矿用卡车无人驾驶技术不断发展。2020年8月，单辆无人驾驶矿用卡车自动驾驶功能测试成功。2020年底，单辆无人驾驶矿用卡车与1台电铲顺利完成无人运输调度系统联调测试。今年5月，无人驾驶矿用卡车与有人驾驶卡车、电铲、推土机成功混编作业测试。目前，准能集团露天矿已实现多台无人驾驶矿用卡车与电铲多工作面同时编组作业。

该项目通过搭建地面控制中心、车地无线通信、车载控制等系统，实现矿用自卸车装、运、卸过程的无人自主运行，并采用国内的4D光场智能感知系统，深度融合激光雷达、毫米波雷达、北斗定位等感知技术，识别小型障碍物。其专有的双控双驾无人驾驶系统响应速度快、控制精度高、可靠性强，还能兼容不同类型和品牌的矿用卡车实现无人驾驶。

该项目计划于2022年年底前完成涵盖黑岱沟露天矿和哈尔乌素露天矿的10种车型共计165辆卡车的改造和统一智能化平台建设工作，并将与现有的挖掘机、推土机等1000余辆辅助作业车进行协同作业管理。

来源：中国煤炭报

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