矿井煤岩界面节点式雷达快速动态探测系统及实验研究

P631%TD67; 煤岩界面识别技术是煤矿智能化开采的关键技术之一.基于高频雷达波探测技术可实现煤岩界面的随采高精度探测,但仍存在矿井超大采高(≥6m)片帮垮落带来设备的安全风险及采高突变(采高≤2 m)时空间限制设备通过的问题.在前期工作基础上提出了 一种矿井煤岩界面节点式雷达快速动态探测系统并进行了煤岩界面探测实验研究,主要内容包括:①阐述矿井节点式雷达观测系统原理,根据矿井工作面实际环境设计煤岩界面识别观测系统方案及雷达传感单元安装方式;②研究并提出节点式采集控制系统和信息交互传输设计方案,实现数据动态采集控制及存储;③针对节点式采集方式及煤岩界面雷达反射回波特征,研究提出了节点探测数...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. 4; pp. 1964 - 1975
Main Authors 许献磊, 陈令洲, 彭苏萍, 梁鹏, 赵禹深
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,北京 100083%中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083 01.04.2024
Subjects
探地雷达
coal and rock identification
煤岩识别
节点式雷达观测系统
error analysis
nodal GPR observation system
geological radar
误差分析
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.XH24.0166

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Summary:P631%TD67; 煤岩界面识别技术是煤矿智能化开采的关键技术之一.基于高频雷达波探测技术可实现煤岩界面的随采高精度探测,但仍存在矿井超大采高(≥6m)片帮垮落带来设备的安全风险及采高突变(采高≤2 m)时空间限制设备通过的问题.在前期工作基础上提出了 一种矿井煤岩界面节点式雷达快速动态探测系统并进行了煤岩界面探测实验研究,主要内容包括:①阐述矿井节点式雷达观测系统原理,根据矿井工作面实际环境设计煤岩界面识别观测系统方案及雷达传感单元安装方式;②研究并提出节点式采集控制系统和信息交互传输设计方案,实现数据动态采集控制及存储;③针对节点式采集方式及煤岩界面雷达反射回波特征,研究提出了节点探测数据增强处理方法、煤岩界面识别算法,可有效的实现煤岩界面智能识别与追踪、煤层厚度及空间坐标解算.为验证该方法的可行性,采用多个中心频率为1.5 GHz的探地雷达传感单元进行物理模型验证实验,并对节点式数据采集和连续数据采集结果进行了对比分析,实验结果表明:节点式采集方法与连续采集方法均可有效识别出煤岩界面,与连续采集方法相比,本文提出的节点式探测方法可实现数据的快速动态重复性采集,单次采集时长控制在10s以内,煤层厚度探测结果平均误差为1.07cm,最大误差为1.47cm,平均误差百分比为7.64％.本方法为矿井智能化开采中煤岩界面的动态高精度探测提供技术支撑.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.XH24.0166