煤矿救灾机器人应用探讨

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摘 要：在现如今的煤矿救灾工作中，往往将机器人应用到其中，主要是由于煤矿就在工作具有一定的危险性，而且应用的技术性也相对较高。为了最大限度地减少人员伤亡，煤矿工作人员可以对救灾机器人进行智能化设计，实现煤矿救灾的可行性，降低经济和能源的损失。本文主要对煤矿救灾中机器人的应用状况进行分析，希望能够和相关的工作人员进行交流与合作。

关键词：煤矿；救援；机器人；应用

我国的煤炭生产量一直以来都比较高，煤矿事故层出不穷，不仅造成了严重的人员伤亡问题，同时也造成了严重的社会影响。由于煤矿的开采环境相对比较复杂，而且对技术水平的要求过高，一旦出现操作的失误，就有可能出现爆炸现象。为了让工作人员避免受到伤害，研究人员不断研制救援机器人，可以代替工作人员深入到灾区，在进行环境监测的同时，进行救援。这一方式得到了普遍的认可，已经在煤矿救援工作中得到了有效的应用。

1 煤矿救援机器人的研究进展

现如今，对煤矿救援机器人的研究逐渐兴起，无论是国内还是国外都还处于基础阶段。其中研究进度较快，而且成果比较显著的要数美国。智能系统研发中心已经将机器人应用到实际的煤矿灾害救援当中，主要应用远程遥控操作，同时携带红外摄像机以及其他的传感设备，对矿井的氧气以及其他气体的含量进行测定。在研究的过程中，机器人的体积逐渐减小，其夜视能力和语言通讯的功能都在逐渐提升。但是从整体上看，对煤矿救援机器人的研究还有一定的发展空间，技术水平和应用能力还不够完善，需要在以后的研究中，不懈努力，不断对其进行有效地完善。

2 煤矿就在机器人的应用策略

在所有的机器人研究工作中，研究者只是局限于机器人本身。事实上，矿井的分布和构造都不相同，因此，需要根据矿机的实际情况来采用不同的研究方法，针对具体形式的爆炸事故来对机器人的功能和作用进行完善。只有这样才能不断提升机器人救援的高效性。

2.1 事故实例

某煤矿出现了瓦斯爆炸事故，整个爆炸事故覆盖面积相对较广，爆炸点处于矿井的中间地带。走向长大600米，倾斜宽为670米。在这个区域中包含一个回采工作面，一个掘进工作面。这一爆炸事故产生的主要原因就是积存的瓦斯出现了爆炸现象，由于矿山压力突然活动，使得采空区的矿山形成冲击力。使得煤柱出现了片帮，甚至损坏的现象。这就是这次瓦斯保障的主要情况。这次保障造成了矿井开采4名工作人员死亡，伤员较多，而且由于保障事故突发，很多工作人员还被砸压在矿井中无法救援。另外，瓦斯保障的气体进行研究，主要是一些高浓度的一氧化碳和带有毒气的瓦斯气体。伤亡人员中也存在着中毒身亡的现象。

2.2 救援情况

救援人员对矿井的状况全然不知，而且无法制定救援计划。救援人员对矿井的情况进行探测，寻找幸存者。由于矿井的情况比较复杂，救援小组采用轮流救援的方式，具体来说，救援情况主要表现为以下一个方面：

第一，救援人员对于矿井的环境一无所知，只有冒着生命危险来对实际的情况进行勘察，同时还需要对有害其他的含量和种类进行测量。

第二，在重灾区，温度可以达到50摄氏度，其中包含着瓦斯，一氧化碳等有毒气体，而且地下井的通风状况不佳，持续的高温现象也会严重影响到救援人员的体力。而且有毒气体的浓度较高，工作人员具有中毒的危险。

第三，在矿井的巷道内出现了很多粉尘的现象，本身能见度就相对较低，在冲击波的严重影响下，设备出现了凌乱的现象。给救援队员的救援工作带来了较大的难题。

第四，煤矿灾区的救援环境稳定性不够，很可能在高温或者是高压的作用下出现二次爆炸的现象。救援人员在工作的过程中也很有可能遇到这种状况。因此，明确指挥工作，在发生突发状况的时候，能够以工作人员的生命为主才能够做好救援工作。

第五，经过长时间的救援工作，工作人员成功地营救出了30人，找到了80多名遇难的旷工人员。

2.3 煤矿救灾机器人的救援策略

从上面对某矿瓦斯煤尘爆炸事故及救援情况的介绍，可以了解到瓦斯爆炸波及范围广、破坏程度大，造成人员伤亡多，而且灾害处理具有很大的难度和危险性，在抢险救灾的初期，受灾区域具体范围、爆源位置、瓦斯与CO浓度、巷道破坏情况均几乎一无所知，抢险救护人员面临着二次爆炸、CO中毒、顶板随时冒落的危险，以及高温的威胁。但井下受伤人员面临的状况更为危险需要及时的援救。从上述的救援情况来看，机器人可替代抢险救护人员的部分工作，降低抢险救护人员危险，提高救援效率，减少人员伤亡。

机器人可以在救护人员之前进入灾区，探测并传回灾区环境信息；在不适宜人员进入的情况下，如瓦斯、CO浓度严重超标，温度过高时，机器人仍然可以进行探测与搜救工作；即便遇到不稳定的情况，如二次爆炸，只要机器人不受破坏，仍可坚持工作。

（1）首先应设法撤离井下人员，视情况切断灾区电源，通知矿山救护队，迅速成立救灾指挥部，严格按照灾害预防处理计划的要求，设立若干抢救组各行其责，根据来自各方面的灾况汇报确定初步的救援方案。

（2）大体确定灾区范围，在尽量靠近灾区的安全位置建立井下救灾指挥中心，并保证井上井下指挥中心的通讯通畅。井下救灾指挥中心的位置应该满足通风正常、瓦斯与CO浓度在安全范围之内，又可以阻挡瓦斯二次爆炸的冲击波。

（3）抢险救护人员携带必备的救护设备及救灾机器人以井下救灾指挥中心为基地，向灾区推进。救灾机器人可以作为抢险救灾人员的先行军进入灾区巷道，检测巷道内的瓦斯与CO浓度、温度等环境信息，检测有无可能引起二次爆炸的火源的存在，进行生命信息的探测，并将该信息传送给指挥中心。若状况允许，抢险救护人员可以及时跟进，若发现伤员应及时地将伤员转移到安全区域。此时，可以采用大型救灾机器人辅助救护人员运输伤员。

（4）利用多台煤矿救灾机器人对灾区核心区域的可疑巷道和工作面同时进行探测。对冲击波波及的分支巷道及工作面分别派出救灾机器人，对其环境进行探测，寻找遇险矿工。

结束语

从某矿的灾后救援情况看，为了更好地发挥救灾机器人在煤矿救灾中的作用，除了研究机器人本身的技术问题之外，还应对煤矿救灾机器人的应用进行研究。从要求救灾机器人完成的任务出发，应该研发灾后环境探测机器人和营救机器人2种救灾机器人，前者用于煤矿灾区的环境的探测，后者用于协助救护人员运送伤员和遇难者。环境探测机器人应具有小巧灵便和可靠的传感探测能力以及良好的运动性能；营救机器人应该具有足够大的尺寸和动力以及良好的续航能力。

参考文献

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