“互联网+”时代煤矿智能物流与辅助运输的探索与研究

“互联网+”时代煤矿智能物流与辅助运输的探索与研究

王明,吴显辉,王锋,徐涛涛,满孝雷

山东省滕州市西岗镇蒋庄煤矿  山东滕州  277500

【摘要】互联网在改变我们的生活并在改变世界。“互联网+”背景下，煤矿的智能物流建设促进了煤矿的生产管理，降低了煤矿企业的运营成本，对煤矿的安全生产产生深远的影响。围绕着智能物流建设煤矿的各种辅助运输设备进行升级改造等。所以本课题从智能化仓储系统建设、物料计划生成、物料的智能申请、物料的配送、专用集装箱的推广应用、专用料场的建设、单轨吊运输方式的推广与应用、物料定置管理、未来煤矿辅助运输的发展方向等方面阐明了“互联网＋”时代智能物流与煤矿辅助运输的全程一体化管理及实际应用。文中以列举了智能物料的申请、应用流程以及相配套的智能化仓储、专业的运载工具、专业化的料场设计、物料的定置码放与管理，煤矿常用的辅助运输形式，三种形式的单轨吊优缺点对比，无人驾驶技术的推广与应用。

关键词：智能物料、标准化料场、定置管理、单轨吊应用、无人驾驶

今天这个世界上所有的传统服务和应用都在被互联网颠覆和改变。我们已经能显而易见的看见的就是传统市集加上互联网摇身一变就是现在的淘宝，传统的百货商场加上互联网就是现在的京东，传统的银行业加上互联网就是现在的支付宝，而传统的红娘加上现在的互联网则成就了百合网、世纪佳缘这样的网站。所以你可以看到，每一种传统行业加上互联网都是改变了一个模样。具体来讲，就是原有的传统行业加上互联网时，改变了原有的思维模式，变得更具前沿性。在原有的基础渠道和服务上，增加了互联网的概念，实现了线上线下的大融合。

我矿物料集中运输依托于互联网，开发了物料集中运输管理手机APP和网络软件，构建物料集中运输信息化平台，结合智能仓储管理系统、轨道运输信集闭系统、采区辅助运输系统等，形成完善的物料集中运输服务体系。

利用信息集成技术实现一个工作界面就实时反映出物资供应规划、物料采购、领用出库、井下配送、物料的在途跟踪、物料的流转等信息。通过信息采集，从物资离开仓库起开始获得其物流信息，实现实时的在途跟踪，并对物资送达的具体时间进行预测，实现物料集中运输管理网络化、信息化、智能化。各用料单位足不出户就可以完成所需物料的申请、审批工作，大大节省了物料的审批、领用、发放的时间，减少了沟通成本。

一、物料的智能申请

用料单位根据生产实际所需，利用手机APP点取申请所需物料的名称、规格型号、数量及物料配送地点，经申请单位主管领导批准，提交至分管专业科室审核，专业科室审核无误批准通过后，推送至物料供应科，供应科审核批准后生成智能物料数据库，智能物料数据库将所有单位申请的物料汇总，自动生成智能物料配送清单，完成物料申请作业流程。整个智能申请流程简单、高效，节省人力资源。

例如：申请流程

二、物料配送清单和配送计划

各用料单位完成申请任务后，由“智能物料”软件在后台自动合成物料运送计划清单。配送计划根据物料的使用单位、使用地点、物料类别、使用时间等进行综合分类，配送计划简单、直接、明了，操作性好。

承运工区接到物料配送清单后，根据物料清单内容和配送目的地，规划运送时间及路线，制定物料配送计划。

三、智能化仓储系统的应用

1.智能化仓储系统在企业的整个管理流程中起着非常重要的作用。随着煤矿生产自动化、智能化水平的不断提高，煤矿的生产能力也逐年加大，所需的支护材料、设备设施也在不断增加。因此，满足各类生产所需、控制最低库存量、降低企业的生产经营成本，智能化的仓储系统起着至关重要的作用。

2.我矿利用市场化运作的管理手段，将供应商、制造商和使用方（矿方）三者紧密联合，整合流程，协调上下游关系，将供应商、制造商和市场做为我矿的大仓储，做到静态库存越少越好，追求合理库存甚至零库存，大大降低了经营管理成本。据统计，智能化仓储系统的应用，减少20-30%的劳动力；99%仓库物品可以可视化，减少丢失物品的风险；减少20-25%的工作服务时间，改善供应链管理；高效和正确的数据采集，提高仓库信息的正确可靠性；降低了企业仓储物流成本。

四、活动式专用集装箱的推广与应用

集装箱最大的成功在于其产品的标准化以及由此建立的一整套运输体系。能够让一个载重几十吨的庞然大物实现标准化，并且以此为基础逐步实现全球范围内的船舶、港口、航线、公路、中转站、桥梁、隧道、多式联运相配套的物流系统，这的确堪称人类有史以来创造的伟大奇迹之一。我们借鉴了集装箱成功应用的经验，设计制作了适用于煤矿生产运输的专用集装箱。如图：

活动式专用集装箱的箱体和运输底盘采用标准尺寸加工，箱体使用固定销固定在底盘上，使箱体的功能不一样而箱体的尺寸一样，每种箱体与底盘可以统一互换，箱体上统一焊制了起吊眼，起吊方便、快捷、安全，集装箱车运到现场后，使用单轨吊机车起吊箱体放置于专用料场，定置管理码放，挂牌管理。底盘装载其它回收的集装箱体或空箱体随之返出，大大提高了工作效率。

专业的承载工具促使装载、运输更加安全、便捷、高效。为了便于装载、运输，我们设计制作了锚杆专用车、钢丝网专用车、钢筋网专用车、钢管专用车、小件专用车、拆装式箱体专用车、侧开门式箱体专用车等十多类专用车品类，这些专用车的设计与使用，大大提高了物料装载容量，减少了物料的损坏，省去了封车的工序，节约了时间提高了工效，也使得地面装料、大巷电瓶车运输、斜巷提升运输、采区单轨吊运输、料场储存管理等形成了多式联运的物流配套系统。

五、建设专业化的物料配送运输队伍

1.依据我矿采掘头面的生产实况、支护形式、支护所需材料，辅助运输条件、配套的安全设施等，组建专业化的运输队伍。专业化的物料运输队伍专门服务于采掘一线，专门用于物料的装料、运输、卸料和采煤工作面的回收运输工作。为采掘单位省去了物料运输的环节，专心于安全生产。

2.分析运输形式，根据运输形式的不用，优化人力资源配置。目前在煤矿比较常用的三种辅助运输形式有小绞车运输、无极绳绞车运输和单轨吊机车运输。根据三种辅助运输形式的优缺点，配置不同的施工人员。比如小绞车运输的安全隐患较大，需用的人员较多，我们就配置工作经验比较丰富的调度绞车司机操作，安排专职工班长跟班抓安全，保证了安全生产，有效避免了各种安全事故的发生。单轨吊机车机械化程度较高，需用的人员少，我们就配置维修操作水平较高的年轻技术骨干操作，这些人力资源优化方案，既节省的人力资源又提高了劳动效率。

三种辅助运输形式的优缺点如下表：

3.根三种辅助运输形式的特点，我们设置了小绞车司机、无极绳绞车司机、单轨吊司机等不同岗位的工种，并加强员工的技术培训与现场的实际操作，使每名职工能达到一职多能、一能多专的目的，更适用于现场的实际操作。

4.积极探索集中定向定时运输物料，简单地说，就是将生产单位一个周期内需要使用的物料，集中定向运输到位，及时供应生产用料，减少一线生产单位物料运输环节，杜绝零散运料，确保提升运输安全、高效，更好地服务生产。

5.为确保物料运输各环节能够正常运行，我们对各环节的正常运转制定了行之有效规章制度，规定了各单位、各班组在物料运输的各环节中应该怎样做，做什么，出现问题怎样处理、怎样监督考核等，确保各环节环环相扣，不影响生产。

六、标准化料场的设计布局与建设

1.专用车的推广与应用，也使得传统意义的料场发生了革命性变革。传统意义的料场，支护材料、备品备件运到现场后，卸车后码放在现场，挂牌管理。使用专用集装箱后，支护材料、备品备件不用卸车，而是使用料场安装的单轨吊机车直接连同专用车箱放在现场，充当料场定置管理的储存工具，料场发生转移时，再将专用车使用单轨吊机车直接吊走，省去了中间的装卸流程。当专用车箱内的材料、备品备件用完时，将空箱转走，运来的满载专用集装箱及时补充，替代原来的专用箱车，补充了材料。在进行标准化料场建设时，在车场长度、料场宽度、安全距离方面兼顾了车场错车功能，当料场全部专用集装箱车因生产需要全部转运走后，料场变单轨吊机车错车车场，一项工程两种功能，节约了工程施工成本，更好地服务于生产。

2.专业化料场的定置码放与管理

（1）为什么要定置管理？定置管理，可以让生产现场安全有序。生产现场，工具按要求摆放整齐，方便取用。原材料按照划定区域有序堆放，减少搬运距离。通过清理、整顿、清洁、定置后，使生产现场整洁有序，行走通畅，设备完好，增加作业空间，改善作业环境，从而提高工作效率，保障安全生产。其最终内涵就是管理生产现场中的人、物、工作环境的状态，使之达到最佳结合的科学管理方法。

（2）定置管理现场布置基本原则。

①生产工艺的流程要求。根据生产工艺流程的先后顺序，定置码放物料。

②最大程度地利用空间。在满足安全通道、安全距离、避让空间要求的前提下，实现作业空间的最大化。

③最大的操作方便和最小的不愉快。减少由生产要素设置不当造成的体力疲劳。

④最短的运输距离和最少的装卸次数。减少运输和装卸既可节约成本，降低搬运过程中出现原材料损坏的可能性。同时，也可减少搬运及物料流转运输过程出现的安全事故。

⑤最少的改进费用和统一标准。定置管理要注意投入与产出的关系，既要提高企业素质，又要重视企业效益，不搞形象工程。

七、新设备的推广与应用

随着科学技术的发展，我国的采煤技术和开采机械化程度都有了较大的提高，出现了很多现代化矿井。但是，辅助运输系统与环节配套设备却变化不大，还没有完全从体力（人工）向机械化转变，辅助运输设备的配套使用依然处在较早水平：即大巷运输用电机车牵引，采区斜巷用矿用调度绞车；平巷使用人力推车等。形式单一，环节繁琐，系统的输送能力低，设备、设施的性能差，需用人员多、安全系数低，严重影响了矿井的产量和效率的提高。

为了改善辅助运输工作环境，提高劳动效率，我矿适时引进了单轨吊运输技术，包括柴油机单轨吊机车、锂电池单轨吊机车、气动单轨吊机车等。实现了逐步取消小绞车运输的目的。

1.单轨吊运输的优点

单轨吊运输主要分为柴油机单轨吊机车、蓄电池单轨吊机车、气动单轨吊机车及钢丝绳牵引单轨吊机车。由于悬挂在顶板上作业，不占用煤矿作业的底板空间，易于维修，在巷道中进行物料运输时，其适应能力强、机动性强，能够随时启动和制动，能够在行进路线上快速装卸运行，爬坡能力强、运输能力大，运输效率高。

2.柴油机单轨吊机车、锂电单轨吊机车、气动单轨吊机车的优缺点

（1）柴油动力单轨吊机车：续航能力强，受地形制约小，使用人员少，运输内容大 效率高，安全性能突出，该类型机车一次性可以运输4个集装箱，承重可以达到48吨。该单轨吊机车具有驱动力大、运输货物量大等优点，但是它的购置费用比较高，主要用于物料的运输、工作面综机设备的安装等。

（2）蓄电动力单轨吊机车：该单轨吊一次性可以运输2个集装箱，承重可以达到24吨左右，其续航能力可以达到18KM。该类机车属于节能环保的产品，在目前环保检查的情况下使用优势较大，且虽然该机车爬坡以及续航能力有限，但是它的购置费用比较低，是一款性价比较高的产品，主要用于物料的运输、零散设备的吊运。

（3）风动单轨吊机车：该类机车是单驱动机车，它的结构比较紧凑，体型较小，承重在6吨以下。该类机车的运输距离较短，驱动力较小，购置的费用低，适用于短距离、轻物质的运输，一般用于掘进迎头吊运物料，专用料场内装运、装卸。

八、煤矿辅助运输的发展方向

随着科学技术的突飞猛进，特别是近两年来随着无人驾驶技术的普及，无人驾驶技术已经不再是遥不可及的“未来技术”。无人驾驶在未来5-10年里必将掀起一场新的技术和市场的革命。无人驾驶的电瓶车、单轨吊已经在煤矿井下试点运行。系统基于人工智能AI技术和ROS机器人软件平台，以高速无线通信及工业环网为传输平台，以矿用轨道运输监控（信集闭）系统为安全依托，结合智能化的综合监控系统、精确定位系统实现无人驾驶作业。主要有矿用隔爆兼本安型运行参数检测装置、车载智能终端、矿用本安型智能分站、动态信号机、矿用本安型遥控器、矿用本安型摄像机、矿用隔爆兼本安型伺控道岔装置、工控机、人工智能系统软件、雷达、各类传感器组成。相信在不久的将来，无人驾驶技术将颠覆传统的煤矿辅助运输形式，真正实现煤矿井下无人作业或少人作业。

智能物料的应用和煤矿的辅助运输是煤矿安全生产的重要环节。在矿井生产事故中，运输事故占很大比例，据统计，有1/4以上的安全事故发生在运输环节，因此，安全生产离不开运输的安全。从经济角度分析，智能物料的应用、合理的辅助设备配置大大减少了人工成本，降低了事故发生的概率，保障了煤矿的安全生产。