“机器人+”典型应用场景案例集--矿山领域机器人典型应用场景：煤矿掘进自主作业
编者按：为加快矿山领域机器人应用推广，更好服务矿山安全高质量发展，国家矿山安全监察局安全基础司、工业和信息化部装备工业一司联合开展了矿山领域机器人典型应用场景遴选工作，确定推广31个典型应用场景、66个场景实例。现组织中国软件评测中心梳理66个场景实例的先进经验及应用成效，在“机器人+”供需对接与应用推广公共服务平台及相关微信公众号开展持续宣传，以更好推动典型应用场景的复制与推广。
| 矿山种类：煤矿 |
| 应用场景：掘进 |
| 场景实例：煤矿掘进自主作业 |
| 机器人产品及制造单位：智能掘进机器人，三一重型装备有限公司 |
| 应用单位：中煤集团山西有限公司、山西晋能集团有限公司 |
煤矿掘进是煤炭资源获取的关键步骤，是形成采煤工作面的先决条件，对保证煤矿生产顺利进行具有重要意义。在煤矿掘进作业中，为了应对全煤巷道、半煤岩巷道、全岩巷道等多种工况，需要大量工人直接参与掘进作业。煤矿掘进作业环境恶劣，对作业人员危害大。大部分煤矿由于地质条件复杂等原因，生产过程伴随着多重危险因素，瓦斯爆炸、顶板类事故、机电类事故难以有效防范。同时，在掘进生产过程中伴随着煤尘与粉尘，对井下作业人员的健康产生严重影响，矽肺病等职业病风险居高不下。传统掘进作业效率低下，采掘失衡问题凸显。煤矿掘进工作面的作业模式普遍采用机械化掘进为主、人工炮掘为辅的方式，大量依赖工人，无法实现标准化、流程化的掘进作业。随着井下综采工作面装备的自动化、智能化水平提升，掘进效率低下导致的采掘失衡已成为制约现代化大型矿井生产进程的重要因素。
智能掘进机器人具备自主作业、环境感知、智能安防、综合管控等功能，满足煤矿井下掘进作业少人化、无人化的自主作业需求，提升掘进智能化水平。采用惯性导航系统+激光雷达+毫米波雷达+磁致位移传感器+定位传感器的方案，定位精度优于±5cm，支持巷道偏移量自动计算，取消人工对点。采用惯性导航系统+激光测距+多传感器融合技术，行走自动纠偏、自动调直，累积进尺10m内误差±20cm。采用轨迹在线监测+路径自主规划+伸缩补偿技术，支持多种巷道(拱形、矩形、梯形)自动成型，避免超挖欠挖情况发生，断面成型误差±10cm。采用双目摄像头及堆料识别算法，自动识别堆料信息，计算堆料高度，高度识别误差±15cm。采用掘进机3D仿真+预测性维护技术，支持掘进机姿态可视化、运行数据实时监测与关键部件(油泵、马达)预测性维护，预测准确率高于85%。融合热成像视觉AI技术和UWB高精定位技术，准确识别人员误入作业区域的情况，防止人员进入危险的掘进工作区域，识别准确率可达100%。智能掘进机器人在山西、贵州、内蒙、河南、山东、黑龙江、宁夏、新疆等地已形成典型示范性应用，2022年累计推广应用30台，2023年累计推广应用64台，常态化使用单位的平均自动化使用率达到80%以上。应用前，掘进机操控主要以人工为主，作业人员劳动强度大，因人员操作及作业环境而产生的安全事故频发，同时掘进工作效率低下。应用后，在不影响生产作业效率的前提下，单班掘进作业相关人员可减少2人/班，提升井下作业人员安全性，单台设备节约人工成本约80万元/年，全断面自动截割效率高于人工10%。
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