“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：井工煤矿智能探测钻孔
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：钻孔钻进 |
| 场景实例：井工煤矿智能探测钻孔 |
| 机器人产品及制造单位：防突防冲钻孔机器人，翼凯河北机电科技有限公司 |
| 应用单位：淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥煤矿、榆林神华能源有限责任公司青龙寺煤矿、山东济宁运河煤矿有限责任公司、枣庄矿业（集团）济宁七五煤业有限公司 |
煤与瓦斯突出、冲击地压是导致煤矿事故的主要原因之一，通过钻孔手段对煤体内部高应力区进行超前抽采卸压，使煤体内部能量有效耗散，是治理煤与瓦斯突出、冲击地压最有效的手段。地质构造复杂，钻进难度大。复杂地质构造导致普通钻机在钻进过程中存在成孔性差、塌孔严重、无法获得孔底情况，以及卡钻、丢钻频繁等问题，目前钻进地质分析以理论研究为主，实际应用随钻参数与岩石强度参数关系的离散性与经验性较大，打钻效率低。打钻作业劳动强度大、安全隐患高。普通钻车操作方式为人工控制手柄实现钻车的钻进，需要手动加杆和拧卸水便，劳动强度大、作业效率低；作业环境恶劣，粉尘大、瓦斯易突出，人工作业存在较高的安全风险。
防突防冲钻孔机器人由底盘总成、主机总成、泵站总成、智能控制监测系统、液压系统、防喷装置、煤粉收集装备、防卡钻杆和扩孔钻具等组成，具备一键全自动钻孔、自适应钻进、远程控制、正反转、远程音视频双向同步传输、钻孔参数实时采集及存储、钻杆库自动巡航、故障在线诊断、自动流程监管、AI视觉分析等功能。防突防冲钻孔机器人采用自适应钻进技术，通过对不同地质条件煤岩层回转和推进速度数据的采集分析，计算给进力、钻孔速度的关系，得出不同工况和硬度下的最优钻进参数，实现高效钻孔；配备防卡钻反转技术，确保正反转传递扭矩的高可靠性；利用PLC自动控制系统，结合位移、压力和开关量传感器，实现速度与位置的双调控，达到机构动作精准执行的目的。钻孔施工过程简化为一键操作，无线控制距离可达50米，有线控制距离可达300米；通过矿方环网地面集控中心远程控制，实现人机分离；通过智能监测系统对钻机设备管理和施工全流程进行监控及预警，包括实时检测预报警、音视频录像，以及对打钻方位、深度等数据的备份。此外，应用电子围栏系统，利用AI视觉分析技术，对人员违章作业进行识别检测，实现联动语音报警，记录违章情况，实现钻场全流程人员管理。防突防冲钻孔机器人在淮南矿业（集团）有限责任公司顾桥煤矿实现6台应用，在榆林神华能源有限责任公司青龙寺煤矿、山东济宁运河煤矿有限责任公司、枣庄矿业（集团）济宁七五煤业有限公司分别实现1台应用，累计运行20个多月。
应用前，单台普通钻车每班至少需要3人操作，每天投入3个班次，年投入人工成本270万元以上；普通钻车在钻进过程中容易发生钻杆埋钻、抱钻等故障，人工处理效果差，导致大量的钻杆丢失，单矿每年平均丢失钻杆价值约80万元。应用后，单台防突防冲钻孔机器人每班需1人操作，每天投入3个班次，每年可节约人工成本约180万元；操作方式为远程操作，一键全自动钻孔，劳动强度低、作业效率高、危险系数小；应用反转技术，避免了因埋钻、抱钻导致的钻杆损坏，应用期间每年平均节省约80万元丢失钻杆费用，并消除回采时截割到钻杆产生火花等安全风险。
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