根据开采方式的不同,矿区主要分为井工矿和露天矿。相比于露天矿,井工矿没有采掘场和排土场,占地面积相对较小,对井田范围内的生态环境影响也比露天开采小。但井工开采的难度和危险系数高,矿井中黑暗、潮湿、有害气体及粉尘等恶劣环境,会给司机身体带来巨大伤害。
2019年,国家发布《煤矿机器人重点研发目录》,其中运输类机器人明确提及井下无人驾驶运输车、露天矿卡无人驾驶系统,要求大力推进自动驾驶技术在井工煤矿和露天煤矿的应用。
据悉,井工矿开采深度平均600米,最深可达千米以上。有数据显示,我国目前已有4万余座井工矿,采深超千米的井工煤矿有40余处。
由于矿区招工难、环境恶劣等一系列问题和挑战,矿山开采智能化已经成为矿区转型升级的重要方向。当前,行业领先企业不仅加速露天矿自动驾驶的布局,也在井工矿积极拓展业务,打造了诸多标杆案例。
通钢板石矿业上青矿
今年4月,在通钢板石矿业上青矿调度指挥中心内,4名穿着整齐干净工装的井下电机车司机正全神贯注紧盯着无人驾驶作业管理平台屏幕,熟练地操控着井下4台无人驾驶矿车。
据悉,该矿水平电机车智能化改造项目自2022年8月启动。目前,通钢矿业公司正在积极推进井下深孔凿岩台车及电动铲运机视距内遥控操作改造项目,现已完成一台深孔凿岩台车与一台电动铲运机的视距内遥控操作的改造。
陕煤集团小保当煤矿
2022年12月,慧拓与陕煤集团小保当煤矿、中国电信陕西分公司、西安科技大学携手建设的中国首个井工矿无人运输项目顺利通过矿方验收,成为业内首个井工矿长距离、全工况的无人驾驶项目。
该项目无人辅助运输系统由2辆乘人车、3辆物料车构成。目前,无人车已在井下实现时速不小于20km/h的常态化运行,为井下提供接送上下班人员、自动送餐、送料等生产服务,解决矿区人员和物料运输的无人化问题。
湖北宜昌樟村坪镇磷矿
2022年12月,湖北制造的首台地下矿山无人驾驶卡车,在湖北宜昌市樟村坪镇投入试运行,这标志着湖北非煤矿山井下装矿、运矿、卸矿全过程开启无人运输作业新阶段。
该无人驾驶运输项目由东风商用车与三宁矿业签订战略合作协议,并与武汉理工大学开展产学研合作。当前,该无人矿卡已经能够替代人工驾驶完成井下装矿、运矿、卸矿等全业务流程动作,有助于解决矿山安全生产、职业健康与安全、运输效率、运营成本等方面的问题。
榆北煤业曹家滩煤矿
据悉,搭载自动驾驶系统的无轨胶轮指挥车等车型,从2021年上半年开始就已在曹家滩等煤矿使用,自动驾驶时速最高可达22公里。
该项目基于“5G+实时远程管控平台”研制的井下分布式车路协同边缘计算系统,构建了低时延、高带宽、高可靠性的数据共享与交互通道,大大提升了算力资源的分配灵活性,降低了系统成本,满足井下自动驾驶全景交互、车组调度、应急远程干预等功能,提高安全冗余和运输效率
神东上湾煤矿
神东上湾煤矿利用辅助运输无人驾驶系统结合井下精确导航定位技术以及远程监控与应急接管系统,实现了井下无人驾驶。
据了解,该项目经过1年多的研究与现场试验,建立了以上湾煤矿井下环境为基础的无人驾驶系统优化模型。地面利用全球导航卫星系统、惯性测量单元、轮速里程计,井下采用三维激光扫描技术、激光雷达技术实现两种环境下的精确定位。目前,该矿无人驾驶系统已通过井下多种复杂特殊环境测试,具备常态化运行能力。
神东布尔台煤矿
2021年8月,由常州科研试制中心有限公司制造的19座无人驾驶运人车,在神东布尔台煤矿厂区地面及井下42煤2盘区专用封闭巷道路试成功。
该车辆具备环境自主感知、智能建模、自主避障、自动路径分析、自适应导航、智能预警、紧急停机等多项自主功能,在地面可依托北斗卫星导航进行精准定位,在井下可依靠前期扫描建模地图数据、雷达传感及计算机分析系统进行定位及行走动作。当无人驾驶过程中出现任何异常,地面工作人员可紧急接管车辆控制权限。
皖北煤电麻地梁矿
2020年9月,一辆井工矿5G+无人驾驶无轨胶轮车连过厂家测试、煤矿地面测试、井下测试3道关,正式落户皖北煤电麻地梁矿,进入试运营阶段。
该5G+无轨胶轮车无人驾驶技术融合无轨胶轮车线控控制、定位、5G通讯、防碰撞、系统融合等技术,具有劳动强度低、运输效率快、安全系数高等特点。并可实现运输车辆、路线、时间的统一调度,与矿井物资供应系统对接后,可实现物料订单式快速配送一键管控、乘人无轨胶轮车叫车服务等功能,促使地面、井下运输效率成倍提升。
结语
相对于露天矿,井工矿自动驾驶应用难点更大,具有卫星信号缺失、行驶空间狭隘、多坡急弯、照明度低等痛点,对自动驾驶技术的要求更高。目前,井工矿下应用的无人矿车大都是采用远程驾驶,井工矿自动驾驶离“真无人”还有很多的技术细节待打磨。
8月16日,在低速无人驾驶产业联盟主办、名商科技冠名的“2023第三届中国低速无人驾驶场景生态共建拓展大会”上,将有多家矿区无人驾驶代表企业参与,分享包括井工矿在内的项目成果。欢迎行业同仁报名参会。