【摘要】：針對(duì)礦山災(zāi)害事故發(fā)生時(shí),逃生通道被堵,被困人員位置難以確定這一難題,以鉆孔生命雷達(dá)為手段,開展了電磁波在煤礦井下傳播規(guī)律的研究。采用時(shí)域有限差分法(FDTD)建立井下二維空間磁場(chǎng)(TM)模型,利用Gpr Max和Matlab數(shù)值軟件對(duì)模型進(jìn)行正演模擬計(jì)算。通過理論分析與正演模擬,研究了天線中心頻率、激勵(lì)源、煤質(zhì)與煤溫等條件改變時(shí),反射波的幅值強(qiáng)度與反射系數(shù)變化規(guī)律,目標(biāo)的探測(cè)時(shí)間與分辨率,揭示了電磁波在煤體中的傳播規(guī)律。研究結(jié)果表明:天線中心頻率為600 MHz的Ricker激勵(lì)源是最佳探測(cè)方式;電磁波在煙煤中的傳播速度最快,褐煤居中,無煙煤最次;電磁波在煤中的傳播速度隨溫度的增加而增大,人體反射波幅值強(qiáng)度則隨之減弱;人體反射波幅值強(qiáng)度與探測(cè)距離呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系,據(jù)此提出建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù);確定了生命雷達(dá)與被困人員之間煤體厚度的計(jì)算方法。研究結(jié)果可為生命雷達(dá)系統(tǒng)的研發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)救援探測(cè)數(shù)據(jù)的解釋提供參考與支撐。
[Abstract]:In view of the difficult problem that the escape passage is blocked and the position of trapped persons is difficult to determine when a mine disaster occurs, a study on the law of electromagnetic wave propagation in coal mines is carried out by means of borehole life radar. The (TM) model of underground two-dimensional spatial magnetic field is established by using finite-difference time-domain (FDTD) method. The forward simulation of the model is carried out by using Gpr Max and Matlab numerical software. Through theoretical analysis and forward simulation, the variation rule of amplitude intensity and reflection coefficient of reflection wave, detection time and resolution of target are studied when the central frequency of antenna, excitation source, coal quality and coal temperature are changed. The propagation law of electromagnetic wave in coal is revealed. The results show that the Ricker excitation source with the antenna center frequency of 600 MHz is the best detection method, and the propagation speed of electromagnetic wave in bituminous coal is the fastest, the lignite is in the middle, and the anthracite is the second. The propagation velocity of electromagnetic wave in coal increases with the increase of temperature, and the amplitude intensity of human reflection wave decreases, and the relationship between the amplitude intensity of human reflection wave and the detection distance is logarithmic, so the corresponding database is put forward. The calculation method of coal mass thickness between life radar and trapped personnel is determined. The results can provide reference and support for the research and development of life radar system and the interpretation of field rescue detection data.
【作者單位】： 西安科技大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院;西安科技大學(xué)陜西省煤火災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;國(guó)家礦山救援西安研究中心;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2016YFC0801800-02) 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金資助項(xiàng)目(51504186) 中國(guó)博士后基金資助項(xiàng)目(2016-M-592820)
【分類號(hào)】：TD65

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本文編號(hào)：2432548