煤與矸石機器人自動分揀系統

一、項目背景

1、多年來在煤礦提升系統始終有一只敢于打硬仗的隊伍：揀矸隊。該隊伍承擔的任務就是煤矸分離：自主井提升上來的原煤，經過初次篩分后，通過人工手動分選原煤、矸石。環境惡劣，分揀效率低下，對操作人員造成重大身心傷害。

2、國家安全生產監督管理總局 安監總科技〔2015〕63號

關于開展“機械化換人、自動化減人”科技強安專項行動的通知 內容重點：是以機械化生產替換人工作業、以自動化控制減少人為操作，大力提高企業安全生產科技保障能力。

3、《煤礦安全生產“十三五”規劃》主要任務：（三）推進煤礦安全基礎建設，推進煤礦機械化 自動化、信息化、智能化改造。

4、2016版本《煤礦安全規程》第657條 作業人員每天連續接觸噪聲時間達到或者超過8小時的，噪聲聲級限值為85dB。

第659條 應當優先選用低噪聲設備，采取隔聲、消聲、吸聲、減振、減少接觸時間等措施降低噪聲危害。

5、2016版本《煤礦安全規程》第640條 作業場所空氣中粉塵濃度應當符合要求。不符合要求的，應當采取有效措施。

二、項目重大意義

1、填補國際、國內技術空白，技術原創，達到國際領先水平。

2、切身保護員工身心健康，遠離高濃度粉塵、噪音大空間。

3、擯棄人工揀矸，提高揀矸效率、準確率。

4、機械化換人、自動化減人，減員增效。

5、打破行業內頑疾，促進煤炭工業科技進步。

三、項目核心技術

1、圖像識別處理技術（基于大數據算法）

2、機器人智能分揀技術

四、煤矸手選現場問題

1、手選皮帶現場是利用人工進行手動揀煤，矸石直接通過皮帶兩側漏斗分流至緩沖倉內，由緩沖倉向軌道上礦車進行矸石裝載，運輸至矸石山。塊煤由人工挑選放在皮帶上繼續前行，經破碎到達主運皮帶匯入選煤廠。各個煤礦現場工藝路線各有不同，但最終都是通過人工手選進行煤矸分離。

2、經過現場調研分析，基于人的視覺及手部頻繁重復運動的疲勞狀況，這種人工手動篩分效果較差，誤揀率高，塊煤分揀成功率最多達到80%，造成一定程度的浪費，降低生產效率。

3、根據我們公司技術人員現場實際調研，在主井口原煤振動篩處進行噪聲分貝測試，在距離振動篩1m處噪聲聲級普遍達到120dB，屬于嚴重超標，違反了《煤礦安全規程》的相關規定。

4、主井口原煤振動篩在振動的過程中產生大量的粉塵，嚴重超標，主要是因為振動的原理，對篩面進行密封難度太大。

5、根據現場實際情況觀察，手選皮帶走廊內擁有大量的粉塵，以及嚴重超標的噪音，嚴重傷害現場操作工的身心健康。

五、項目實施方案

1、通過對煤與矸石數字圖像頻譜分析，基于深度學習特征提取，利用大數據進行綜合計算分析，最終由軟件對煤與矸石進行了完全準確識別。

2、在軟件識別煤與矸石的同時，發出信號給與機器人，由機器人在特定區域執行智能分選的操作，將煤與矸石依據現場工藝路線進行分離，實現智能分揀，擯棄人工手選矸石的操作。

3、將現場的振動篩更換為滾動篩，實現不振動篩分，在篩分的過程中進行篩片清掃處理，確保篩透率，提高篩分效率，確保小顆粒被篩分掉，不在進入二次篩選。

4、將現場振動篩更換為礦用滾動篩，在距離滾動篩1m處噪聲聲級普遍為75dB，中礦恒揚設計的礦用滾動篩是在完全密封的狀態下工作，不產生任何粉塵，完全符合《煤礦安全規程》規定。

六、改造效果總結

1、面對手選矸石現場存在的各種問題，通過對國內外最先進技術的應用，進行逐條解決，做到完全符合2016年新版《煤礦安全規程》關于噪音、粉塵等相關規定，符合環保要求，將分選系統建設成為標準化礦井、本質安全型礦井，在整個煤炭行業內率先樹立起標桿。

2、通過新產品、新技術的應用，減員增效，實現煤與矸石智能化分選，達到“無人值守”狀態，系統自動化程度極高，充分實現國家煤監局要求的“機械化換人，自動化減人”的目標；大幅提高企業的安全生產水平；大力推進煤礦機械化、自動化、信息化和智能化的“四化”建設。

3、該項目建設具有極高的行業推廣價值，目前在國內外煤礦行業內，人工揀矸現象非常普遍，范圍之廣，上至央企諸如中煤集團、神華集團等，下至地方小型煤礦，全國一盤棋，均是采用人海戰術，在上井口手選皮帶動態工作的情況下，需要揀矸工人眼疾手快，時刻保持精力充沛，不能有任何分心，而且必須保持站姿，勞動強度之大，環境之惡劣，實屬常人難以承受。煤與矸石智能分離系統具有極高的推廣價值，為煤礦的篩分技術做出了極大的貢獻。

4、切身保護現場操作工身心健康，遠離高濃度粉塵、高噪音的生產空間。

5、擯棄人工揀矸，增強揀煤準確率，提高煤礦生產效率。