發(fā)布時(shí)間：2018-11-10 10:41

【摘要】：眾所周知,綜放開采實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化放煤的瓶頸是煤矸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。因此,煤矸自動(dòng)識(shí)別的研究一直是綜放開采技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn),它關(guān)系到綜放開采技術(shù)水平的進(jìn)一步提升和煤礦安全綠色開采的保障。基于此,論文采用理論分析、現(xiàn)場調(diào)研、現(xiàn)場煤巖樣采集和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法對(duì)基于煤矸自然γ射線的自動(dòng)識(shí)別理論和技術(shù)進(jìn)行了深入的基礎(chǔ)性研究。(1)研究了沉積煤巖層中放射性核素的分布特征。調(diào)研分析了天然放射性核素在沉積巖中的成因及分布規(guī)律,確定了對(duì)放射性測量有影響的核素只有鉀、鈾和釷三類。對(duì)于煤礦頂板來說,不同的沉積巖具有不同的放射特征,其中的鈾、釷、鉀的含量相差也很大,頂板中放射性核素含量主要與沉積物的粒度、沉積環(huán)境內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量、沉積環(huán)境和沉積條件、沉積時(shí)間等因素有關(guān)。煤中放射性核素含量相對(duì)于頂板巖石小很多,在輻射測量的過程中可以忽略不計(jì),因而可以通過對(duì)煤矸混合物中輻射強(qiáng)度的探測來確定其中矸石的含量,且探測過程不受煤、矸塊度的影響,具有很大的優(yōu)勢。(2)研制了煤矸自動(dòng)識(shí)別試驗(yàn)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤矸混合度實(shí)驗(yàn)臺(tái)和模擬放煤過程的煤矸動(dòng)態(tài)識(shí)別試驗(yàn)臺(tái)及相配套的測試分析系統(tǒng)。確定了合理的探測材料、性能及規(guī)格尺寸,能夠滿足對(duì)綜放工作面液壓支架放煤環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬的要求,確定了探測系統(tǒng)中探測器配件的型號(hào),研制了配套的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理及顯示軟件,形成了綜放工作面放煤過程煤矸自動(dòng)識(shí)別試驗(yàn)研究體系。(3)建立了煤矸混合體自然射線輻射模型和煤矸冒落輻射探測有效厚度模型,計(jì)算得到不同條件下煤矸混合體的飽和體積及含矸率與輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系。針對(duì)放射性計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)性漲落規(guī)律,分析了本底輻射對(duì)矸石低水平輻射探測過程的影響,確定了矸石放射性閾值、合理的探測時(shí)間及濾波方法。(4)探測器探測到的矸石輻射強(qiáng)度與其上覆蓋的煤的厚度、矸石和探測器的距離、矸石質(zhì)量、溫度及濕度等因素有關(guān),探測器探測得到的矸石輻射強(qiáng)度與測距具有非線性關(guān)系,不同質(zhì)量的矸石輻射強(qiáng)度不同,當(dāng)溫度和濕度變化較大時(shí),需要安裝溫度和濕度傳感器以糾正探測器的探測值;覆蓋于矸石上方的煤層對(duì)矸石的輻射強(qiáng)度具有屏蔽作用,且覆蓋煤層厚度增加,所探測到的矸石輻射強(qiáng)度減小,20cm厚度的碎煤可以屏蔽底層矸石的輻射;對(duì)于煤矸混合體,當(dāng)混矸率小于35%時(shí),輻射強(qiáng)度隨混矸率的增加而增加,當(dāng)混矸率大于35%時(shí),混矸率增加時(shí)輻射強(qiáng)度的增加不再明顯。(5)研究得出,當(dāng)煤矸自然射線測量系統(tǒng)的穩(wěn)定采樣周期為0.1s,采用的加權(quán)移動(dòng)平均濾波法的濾波因子取20時(shí),能夠滿足實(shí)時(shí)判斷煤矸混合物中矸石含量的變化趨勢和顯示的要求。通過理論分析并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)測試,分析了采用自然γ射線法進(jìn)行煤矸識(shí)別的條件和特征量,確定了煤矸識(shí)別指標(biāo)體系和臨界值,確定了自然γ射線煤矸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的適用性。研究成果為綜放開采煤矸自動(dòng)識(shí)別的現(xiàn)場應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD823.97

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本文編號(hào)：2322239