目前礦區(qū)開(kāi)采主要分露天開(kāi)采和井工開(kāi)采。井工開(kāi)采沒(méi)有采掘場(chǎng)和排土場(chǎng),占地面積相對(duì)礦區(qū)面積較小,對(duì)井田范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境影響較露天開(kāi)采小。但井工開(kāi)采的難度和危險(xiǎn)系數(shù)高。
據(jù)新戰(zhàn)略低速無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)研究所了解,我國(guó)礦產(chǎn)地下開(kāi)采比例超過(guò)75%,井工礦開(kāi)采深度平均600米,最深可達(dá)千米以上。不完全統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)有40余處采深超千米的礦井。井下作業(yè)有沖擊地壓、瓦斯、高溫等自然災(zāi)害。同時(shí),車輛運(yùn)輸頻率高,駕駛?cè)藛T易出現(xiàn)疲勞等現(xiàn)象,造成輔助運(yùn)輸工作的安全隱患。為解決招工難、環(huán)境惡劣的主要問(wèn)題和挑戰(zhàn)。加上礦產(chǎn)資源的合理開(kāi)發(fā)與有效利用,礦區(qū)開(kāi)采的機(jī)械化、智能化成為新時(shí)代礦山建設(shè)的重要方向和原則,無(wú)人駕駛技術(shù)得以在礦區(qū)落地應(yīng)用。其中井工礦無(wú)人駕駛運(yùn)輸項(xiàng)目也已取得一定的發(fā)展成果。陜煤集團(tuán)小保當(dāng)煤礦——無(wú)人駕駛乘人車、物料車
2022年12月,慧拓與陜煤集團(tuán)小保當(dāng)煤礦、中國(guó)電信陜西分公司、西安科技大學(xué)攜手建設(shè)的中國(guó)首個(gè)井工礦無(wú)人運(yùn)輸項(xiàng)目順利通過(guò)礦方驗(yàn)收,成為業(yè)內(nèi)首個(gè)井工礦長(zhǎng)距離、全工況的無(wú)人駕駛項(xiàng)目。
該項(xiàng)目基于現(xiàn)代智慧理念和5G關(guān)鍵技術(shù),將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等與現(xiàn)代煤礦開(kāi)發(fā)技術(shù)深度融合。通過(guò)構(gòu)建由2輛乘人車、3輛物料車構(gòu)成的無(wú)人輔助運(yùn)輸系統(tǒng),采用無(wú)人駕駛管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理,助力小保當(dāng)?shù)V區(qū)構(gòu)建全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的完整智能系統(tǒng)。目前,無(wú)人車已在井下實(shí)現(xiàn)時(shí)速不小于20km/h的常態(tài)化運(yùn)行,為井下提供接送上下班人員、自動(dòng)送餐、送料等生產(chǎn)服務(wù),解決礦區(qū)人員和物料運(yùn)輸?shù)臒o(wú)人化問(wèn)題。湖北宜昌樟村坪鎮(zhèn)磷礦——無(wú)人駕駛礦車2022年12月16日上午,湖北制造的首臺(tái)地下礦山無(wú)人駕駛卡車,在湖北宜昌市樟村坪鎮(zhèn)投入試運(yùn)行,這標(biāo)志著湖北非煤礦山井下裝礦、運(yùn)礦、卸礦全過(guò)程開(kāi)啟無(wú)人運(yùn)輸作業(yè)新階段。
無(wú)人駕駛卡車執(zhí)行巷道作業(yè)
作為亞洲第二大磷礦腹地、中國(guó)磷礦之鄉(xiāng),樟村坪鎮(zhèn)已探明儲(chǔ)量26億噸,擁有采礦企業(yè)30家,從事磷礦運(yùn)輸?shù)能囕v2300多臺(tái)。該無(wú)人駕駛運(yùn)輸項(xiàng)目由東風(fēng)商用車與三寧礦業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,并與武漢理工大學(xué)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作。通過(guò)三方共同努力,經(jīng)過(guò)400多天奮戰(zhàn),研究團(tuán)隊(duì)梳理出運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景及作業(yè)流程,完成礦山卡車的設(shè)計(jì)及控制策略制定、完成車輛調(diào)度平臺(tái)的部署。
當(dāng)前,該無(wú)人礦卡已經(jīng)能夠替代人工駕駛完成井下裝礦、運(yùn)礦、卸礦等全業(yè)務(wù)流程動(dòng)作,有助于解決礦山安全生產(chǎn)、職業(yè)健康與安全、運(yùn)輸效率、運(yùn)營(yíng)成本等方面的問(wèn)題。
神東上灣煤礦——無(wú)人駕駛運(yùn)輸車
神東上灣煤礦利用輔助運(yùn)輸無(wú)人駕駛系統(tǒng)結(jié)合井下精確導(dǎo)航定位技術(shù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控與應(yīng)急接管系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了井下無(wú)人駕駛。
經(jīng)過(guò)1年多的研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),建立了以上灣煤礦井下環(huán)境為基礎(chǔ)的無(wú)人駕駛系統(tǒng)優(yōu)化模型。地面利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、慣性測(cè)量單元、輪速里程計(jì),井下采用三維激光掃描技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩種環(huán)境下的精確定位。當(dāng)無(wú)人駕駛車輛接到調(diào)度指令后,結(jié)合自身位置、周圍環(huán)境等信息,按照地面到井下的環(huán)路,完成物料和人員運(yùn)輸作業(yè)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)時(shí),無(wú)人駕駛車輛會(huì)啟動(dòng)智能行為決策,通過(guò)綜合環(huán)境感知、定位井下地圖、故障診斷等信息實(shí)現(xiàn)車輛行為決策,確保無(wú)人駕駛車輛安全運(yùn)行。目前,該礦無(wú)人駕駛系統(tǒng)已經(jīng)測(cè)試通過(guò)了井下多種復(fù)雜特殊環(huán)境,具備常態(tài)化運(yùn)行能力。神東布爾臺(tái)煤礦——19座無(wú)人駕駛防爆車2021年8月,由常州科研試制中心有限公司制造的19座無(wú)人駕駛運(yùn)人車,在神東布爾臺(tái)煤礦廠區(qū)地面及井下42煤2盤(pán)區(qū)專用封閉巷道路試成功。
該車輛具備環(huán)境自主感知、智能建模、自主避障、自動(dòng)路徑分析、自適應(yīng)導(dǎo)航、智能預(yù)警、緊急停機(jī)等多項(xiàng)自主功能,在地面可依托北斗衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行精準(zhǔn)定位,在井下可依靠前期掃描建模地圖數(shù)據(jù)、雷達(dá)傳感及計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)進(jìn)行定位及行走動(dòng)作。此外,當(dāng)無(wú)人駕駛過(guò)程中出現(xiàn)任何異常,地面工作人員可立即通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和應(yīng)急接管系統(tǒng)緊急接管車輛控制權(quán)限,在地面遠(yuǎn)程控制中心駕駛車輛,極大提升了無(wú)人駕駛的安全系數(shù)。皖北煤電麻地梁礦——無(wú)人駕駛無(wú)軌膠輪車2020年9月,一輛井工礦5G+無(wú)人駕駛無(wú)軌膠輪車連過(guò)廠家測(cè)試、煤礦地面測(cè)試、井下測(cè)試3道關(guān),正式落戶皖北煤電麻地梁礦,進(jìn)入試運(yùn)營(yíng)階段。
該5G+無(wú)軌膠輪車無(wú)人駕駛技術(shù)融合無(wú)軌膠輪車線控控制、定位、5G通訊、防碰撞、系統(tǒng)融合等技術(shù),具有勞動(dòng)強(qiáng)度低、運(yùn)輸效率快、安全系數(shù)高等特點(diǎn)。無(wú)人駕駛可有效避免人為誤操作、疲勞駕駛、違章作業(yè)等造成的運(yùn)輸事故,并可實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車輛、路線、時(shí)間的統(tǒng)一調(diào)度,與礦井物資供應(yīng)系統(tǒng)對(duì)接后,可實(shí)現(xiàn)物料訂單式快速配送一鍵管控、乘人無(wú)軌膠輪車叫車服務(wù)等功能,促使地面、井下運(yùn)輸效率成倍提升。無(wú)人駕駛技術(shù)是中國(guó)礦區(qū)無(wú)人自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)。由低速無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、新戰(zhàn)略低速無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)研究所主編的《礦區(qū)無(wú)人駕駛行業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)(2022版)》顯示,目前國(guó)內(nèi)已落地的礦區(qū)無(wú)人駕駛項(xiàng)目大多在露天礦,井工礦無(wú)人駕駛技術(shù)較為滯后。相對(duì)于露天礦,井工礦行業(yè)門(mén)檻較高,具有衛(wèi)星信號(hào)缺失、行駛空間狹隘、多坡急彎等痛點(diǎn),井工礦自動(dòng)駕駛還需要更多關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新和突破。隨著以上代表井工礦的無(wú)人駕駛項(xiàng)目率先落地,行業(yè)向井下礦山開(kāi)采無(wú)人駕駛運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。