機器人在煤礦生產中應用的重要性探討

摘要：機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。鑒于煤礦生產帶來的諸多人員傷亡事故和安全隱患問題，以及給煤礦工作人員及家屬造成的心理陰影，使用機器人代替人工進行井下作業(yè)已成為必然趨勢，它必將代替落后的生產力，以更加安全、經濟、高效的方式進行煤礦生產作業(yè)。

關鍵詞：機器人技術 安全隱患 煤礦事故 人工智能

1 概述

在過去的100多年里，世界煤炭產業(yè)還是通過努力顯著降低了死亡人數(shù)和死亡率。從表1可以看出，盡管中國的煤炭生產安全情況已經得到改善，但其總體情況仍然是世界上最糟糕的。統(tǒng)計顯示，2009年，全國煤礦發(fā)生事故1800多起、死亡2631人，平均每天發(fā)生5起、死亡7.2人。

表1世界各國近30年來煤礦百萬噸死亡率

[國別

美國

印度

俄羅斯

澳大利亞

南非

波蘭

英國

中國

1980年

0.17

1.43

1.07

0.37

0.66

0.33

8.3

1990年

0.07

0.54

0.96

0.04

0.23

0.52

0.20

5.21

1995年

0.05

0.60

0.85

0.02

0.16

0.17

0.10

5.03

2000年

0.027

0.42

0.46

0.13

0.23

5.77

2008年

0.028

0.32

0.41

0.25

1.18]

我國嚴重的煤礦安全生產現(xiàn)狀在國內外造成嚴重影響和全社會的關注，嚴重損害了我國的國際形象。諸多煤礦事故告訴我們：機器人代替煤礦工人進行危險的井下作業(yè)已成為必然，先進的生產力必然取代落后的生產力，安全生產更符合廣大煤礦工人的根本利益。

2 幾種主要礦山機器人的應用

2.1 采掘機器人 在采煤工作面常常伴有煤塵、粉塵、瓦斯及噪音，工作環(huán)境是十分惡劣和危險的，極不適宜人類工作。因此，采用采掘機器人作業(yè)可以將采掘工人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來，提高了工作效率，最重要的是降低了煤礦發(fā)生事故時的人員傷亡。

2.2 鑿巖機器人 巷道掘進是現(xiàn)代煤礦大規(guī)?；A設施建設中的一項難度大、耗資耗時多、勞動條件差但又十分關鍵、十分重要的施工作業(yè)。人工作業(yè)勞動強度大，效率低，而且容易患塵肺病等職業(yè)病，采用鑿巖機器人取代人工作業(yè)可以大大提高生產率，人只要在安全的地方監(jiān)視整個作業(yè)過程就行了。

2.3 噴漿機器人 噴漿機器人可用于一切需要噴漿的工程中，不僅可以提高噴涂質量，而且可以提高作業(yè)效率，更重要的是將人從惡劣和繁重的作業(yè)環(huán)境中解放出來，非常人性化。

2.4 瓦斯、地壓、粉塵、風速巡檢機器人 采用帶有專用新型傳感器的移動式巡檢機器人，可連續(xù)監(jiān)視采礦狀態(tài)，便于及早發(fā)現(xiàn)事故突發(fā)的先兆，采取相應的預防措施。還有巡檢時隨時記錄巷道的風速并發(fā)到主機電腦，發(fā)現(xiàn)巷道有漏風或是風速不夠，馬上做出反應，采取措施。

2.5 搶險救災機器人 救災機器人采用自主避障和遙控引導相結合的行走控制方式，能夠深入事故礦井探測前方的火災溫度、瓦斯?jié)舛?、災害場景、呼救聲訊等信息，并實時回傳現(xiàn)場信息和圖象，為救災指揮人員提供重要的現(xiàn)場災害信息。同時，搜救機器人上攜帶了急救藥品、食物、生命維持液和簡易自救工具，以協(xié)助被困人員實施自救和逃生。

3 礦山機器人的使用可以降低煤礦事故等級

根據(jù)我國安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局于2008年12月15日聯(lián)合出臺的《煤礦生產安全事故報告和調查處理規(guī)定》：根據(jù)事故造成的人員傷亡或者直接經濟損失，煤礦事故分為四個等級，分別是：特別重大事故，是指造成30人以上死亡，或者100人以上重傷，或者1億元以上直接經濟損失的事故。重大事故，是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重傷，或者5000萬元以上1億元以下直接經濟損失的事故。較大事故，是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重傷，或者1000萬元以上5000萬元以下直接經濟損失的事故。一般事故，是指造成3人以下死亡，或者10人以下重傷，或者1000萬元以下直接經濟損失的事故。

從上述規(guī)定中我們可以知道煤礦的安全事故劃分主要是以人員的傷亡情況和經濟的損失來定性的。如果一個礦井全部采用機器人進行井下作業(yè)，即使出現(xiàn)一些因為自然因素發(fā)生的事故，井下也不會有人員的傷亡，事故等級必然會降低。機器損壞了還可以維修，人死了卻不能復生，所以采用礦山機器人代替煤礦工人進行井下作業(yè)是非常合理和人性化的，不僅符合我國安全生產的方針，而且符合以人為本的生產理念，更符合廣大煤礦工人的根本利益。

4 結語

隨著機器人研究的不斷深入和發(fā)展，煤礦機器人的應用領域將越來越寬，經濟效益和社會效益也會越來越顯著?？紤]到社會上對煤炭需求量日益增長的趨勢，煤炭開采的惡劣環(huán)境以及機器人發(fā)展的趨勢，將機器人引入到煤炭開采過程勢在必行。在這種趨勢下，不久將來煤礦將實現(xiàn)無人化礦井。到那個時候，我國的煤礦將呈現(xiàn)產量高、經濟效益高、資源利用率高、事故傷亡率小的“三高一小”的特點，徹底甩掉煤礦傷亡率第一的帽子，國際形象將顯著提升。因此，將機器人技術應用于煤礦生產是十分重要和必要的。

參考文獻：

[1]趙明輝.礦山搜尋機器人行走機構運動系統(tǒng)的研究[J].煤礦機電，2009（4）.

[2]周風余.CAN總線及其在噴漿機器人中的應用[J].測控技術，2000（3）.

[3]管榮根.機器人技術在工程機械行業(yè)中的應用及關鍵技術的探討[J].工程機械，2008（8）.

作者簡介：代鵬程（1988-），貴州六盤水人，本科，助教，主要從事煤礦開采技術方向的教學和研究工作。