基于主动红外激励的煤岩界面识别 - 张强; 孙绍安; 张坤; 张旭; 郭桐 (煤炭学报, 2020)
TD67; 针对综采工作面采煤机智能化截割时存在的煤岩识别精度低等问题,采用红外热像技术,建立了煤岩界面检测实验台.利用煤粉、水泥、沙子、黏合剂等材料分别浇筑全煤、全岩和煤岩混合3种试件,在单光源9 kLux的激励强度下,开展煤岩界面识别研究.实验过程中通过IRBIS3红外分析软件对3种试件检测表面不同时刻的温度场信息进行提取和分析,并建立温度场梯度模型加以研究.研究结果表明:煤、岩两种物质在相同的激励下的温度场特性有明显差异,当存在煤岩混合情况时,检测区域内的温差范围和标准方差会明显增大,可以此作为煤岩混合的一种预测识别依据;对煤岩试件进行主动激励时,检测区域前10 min内温升变化最为明显,温差范围和标准方差增大较快,10～ 30 min内温度缓慢上升,温差范围和标准方差缓慢增大,30 min后温度相对稳定,温差范围和标准方差无明显变化.激励时间的越长,煤和岩的温度场信息差异就越大,更利于提升煤岩识别的精度.但综合考虑温度场信息差异增长幅度和主动激励能源消耗等问题后,选在主动激励30 min时进行红外图像的提取较为合理;通过提取检测区域内的温度场信息,建立的温度场梯度模型可以较为直观地观察到煤和岩的分布位置及分布趋势,通过对温度梯度模型进行温线划分、煤岩分布划分处理以及建立煤岩分布模拟还原图像后可以准确判定煤岩分布的过渡区域,提升煤岩识别的精度,降低采煤机在截割过程中的截齿磨损程度,有效延长截齿的使用寿命.