【摘要】：隨著能源結構的深化改革,煤炭開采領域也向著智能化發(fā)展,綠色、高效、安全是發(fā)展研究的重點。而開采過程中,由于受環(huán)境等各種因素的影響,采煤機對于煤巖界面的確定還主要以人工觀察的方式進行識別,而探地雷達具有測試速度快、精度高等優(yōu)點,將探地雷達用于煤巖界面的識別,并集成于采煤機,實現(xiàn)無人化開采是本文的初衷。本文作為前期研究,通過正演模擬、物理試驗的方法,對煤巖界面的探地雷達響應進行研究,并使用神經網絡對界面的智能識別作簡單探索。通過使用探地雷達,對華北地區(qū)躍進煤礦及華東地區(qū)趙樓煤礦煤巖介質的相對介電常數(shù)使用3種不同的室外探地雷達測試方法(已知目標體深度法、層狀反射體法、透射測量法)進行了測試,并對煤樣介質的含水率與介電常數(shù)的關系進行了研究。本文采用有限時域差分法,對影響煤巖界面探測的變量(界面形狀、夾矸情況、含水含氣裂隙)進行了正演模擬,總結了探地雷達在各種變量差異下的響應特征;通過正演模擬研究了不同介電常數(shù)的煤巖介質組合對探地雷達探測效果的影響,總結了各種煤巖介質組合下探測效果;通過實際地質建立了正演模型,并使用蝶形天線進行了模擬,并給出了隨機噪聲影響下有效信號的可識別范圍及信號處理措施。使用煤巖介質相互堆疊的方法,用華北躍進煤礦及華東趙樓煤礦兩地的煤巖介質模擬了與正演模型相對應的煤巖地質情況,通過Pulse EKKO探地雷達對試驗模型中的煤巖界面位置進行了測量,總結了實測效果下的煤巖界面響應;并且用砂漿連接模型,模擬了界面緊密連接的情況;通過物理試驗,對兩地不同煤巖介質的測試效果也做了總結。為了使煤巖界面的響應信息更加清晰,使用常規(guī)處理手段、預測反褶積手段及“三瞬”特征提取等數(shù)據(jù)處理方法,對試驗測得的數(shù)據(jù)進行分析處理,增強了有效信號的響應,抑制了多次波等干擾信號的影響。文章最后,通過實驗所得的數(shù)據(jù),建立了三層結構的BP神經網絡,通過單道波數(shù)據(jù)對特征參數(shù)進行提取,組成輸入層數(shù)據(jù),通過網絡多次迭代的學習訓練,完成煤巖界面的預測識別;此外,通過設立獨立樣本和綜合樣本兩種方式的不同訓練,總結了各種情況下預測識別在不同樣本訓練下的適用性。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD163.1
【圖文】：

化識別及無人化開采的目標做出一定貢獻。1.2 國內外研究現(xiàn)狀（Present Research States）從上個世紀 60 年代開始，世界上英美、澳大利亞、前蘇聯(lián)等一些主要產煤國就開始了對煤巖介質識別的研究[7],[8]，而探地雷達手段由于是一種快速高效的無損檢測方法，從研發(fā)以來，被越來越多的工程領域廣泛應用。用探地雷達手段進行煤巖界面的研究，需先對前人做出的研究貢獻進行總結，結合本文的研究背景及研究內容，從以下三個方面總結國內外的研究現(xiàn)狀：1、煤巖界面識別方法的研究現(xiàn)狀；2、探地雷達在煤巷工程中的應用現(xiàn)狀；3、探地雷達信號處理研究及智能化識別研究現(xiàn)狀。1.2.1 煤巖界面識別方法的研究現(xiàn)狀基于百度數(shù)據(jù)庫[9]對近年來關于“煤巖界面”學術成果的分析和統(tǒng)計，煤巖界面的研究熱度近年來逐步上升，煤巖介質的界面識別也成為研究煤巖的重點，從關聯(lián)研究可以看出，圖像信號的數(shù)據(jù)處理、 射線及傳感器等方法是研究煤巖界面的重要手段，無損、智能化探測成為發(fā)展的趨勢。

程技術大學張強等（2016）[28]人選取截割過程中截齒的振動信號識別的特征信號，針對截割過程中截齒 x、y、z 三個方向的振動、齒尖紅外閃溫值和溫度－頻數(shù)圖像進行實時采集，研究截齒振不同煤巖比例試件之間的變化規(guī)律[29]。業(yè)大學王昕等（2017）[31][32]人基于電磁波對煤巖界面進行了大量煤巖太赫茲信號差異特征，分別采用物質成分分析法和德拜/洛侖吸收、折射和介電特性的變化規(guī)律并探索了煤巖光電特性機理，煤巖識別的可行性[33]；在太赫茲頻段，利用煤巖的吸收特性和折了一種基于 THz-PCA-SVM 的煤巖識別方法，解決了煤巖特性相。內外研究一些成果來看，目前，對于煤巖界面的識別技術，從識方法：一種是對采煤過程中剩余煤層的厚度進行探測，理論上是測；另一種是對采煤機是否切割到巖層頂板進行判定，理論上是料與采煤機切割輪碰撞響應的探測。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張一杰;徐志鈕;金虎;;基于三電極法的相對介電常數(shù)測量誤差分析及修正方法研究[J];高壓電器;2018年06期

2 楊錦舟;林楠;張�；�;魏寶君;;相對介電常數(shù)對電磁波電阻率測量值的影響及校正方法[J];石油鉆探技術;2009年01期

3 龔熾昌;;不均勻介質相對介電常數(shù)和介質損耗角正切的計算[J];電工技術學報;1987年02期

4 B、И、Aфъoмeeв;趙灼文;;相對介電常數(shù)快速測量法[J];國外計量;1987年04期

5 王國偉;;Baylectrol4900/4900stab/oc4901電容器浸漬劑[J];電力電容器;1988年04期

6 雷龍飛;李繼明;李靖宇;程學珍;;一種基于電容檢測的密閉管道人體掉入探測方法[J];科學技術與工程;2019年13期

7 張龍,朱健,林立強,卓敏;相對介電常數(shù)大于100的BST(鈦酸鍶鋇)薄膜[J];固體電子學研究與進展;2005年01期

8 郭文川;王婧;劉馳;;基于介電特性的薏米含水率檢測方法[J];農業(yè)機械學報;2012年03期

9 武志燕;黃卡瑪;;DMSO-乙醇混合溶液相對介電常數(shù)特異性的理論與實驗研究[J];四川大學學報(自然科學版);2017年04期

10 鄧小燕;王通;;探地雷達探測中對媒質相對介電常數(shù)的測定[J];物探與化探;2009年01期

相關會議論文 前10條

1 徐泰;張玉良;;微波介質相對介電常數(shù)與損耗正切的高溫測量系統(tǒng)[A];1985年全國微波會議論文集[C];1985年

2 許彬彬;李長江;林俊淵;;天饋防雷連接器設計[A];2018（第八屆）連接技術發(fā)展研討會論文集（2）[C];2018年

3 許萬業(yè);李鵬;;材料的隨機誤差對天線罩電性能的影響[A];2014年電子機械與微波結構工藝學術會議論文集[C];2014年

4 趙宏杰;周濟;桂治輪;李龍土;;Bi取代釔鐵石榴石的介電頻率行為[A];第十三屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C];2004年

5 鮑貽清;劉瑋;宋玉梅;宋曉瑜;;電容器用新型絕緣油的合成研究[A];2015年電網節(jié)能與電能質量論文集[C];2015年

6 史振華;高成;宋雙;許祥輝;朱暉;;復合材料對飛機表面感應電場影響的仿真研究[A];第22屆全國電磁兼容學術會議論文選[C];2012年

7 莊建興;成立;郝張成;洪偉;;基于太赫茲時域光譜技術的介質材料特性測試與分析[A];2015年全國微波毫米波會議論文集[C];2015年

8 呂俊峰;郭文川;;加熱對食用玉米油微波介電特性及品質的影響[A];紀念中國農業(yè)工程學會成立30周年暨中國農業(yè)工程學會2009年學術年會（CSAE 2009）論文集[C];2009年

9 肖毅;馮啟寧;尚作源;;含水巖石的低頻介電特性和極化機理[A];1996年中國地球物理學會第十二屆學術年會論文集[C];1996年

10 趙玉順;柏勇;仇善良;段澤民;司曉亮;陳佳怡;;金屬鈕扣式分流條的靜電場分布特性研究[A];靜電放電：從地面新技術應用到空間衛(wèi)星安全防護—中國物理學會第二十屆全國靜電學術會議論文集[C];2015年

相關重要報紙文章 前1條

1 ;共燒材料匹配：LTCC研發(fā)關注點[N];中國電子報;2006年

相關博士學位論文 前3條

1 呂高;黃土填方介電參數(shù)特性及地質雷達回波的正演與解譯研究[D];西安理工大學;2016年

2 于松濤;寬帶天線的可穿戴設計與雷達截面控制[D];西安電子科技大學;2015年

3 孫銀寶;氮化硅基多孔透波材料制備及其性能表征[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 楊光照;基于探地雷達的煤巖界面識別技術研究[D];中國礦業(yè)大學;2019年

2 文排舉;三維平面分層非磁化等離子體介質散射和逆散射[D];廈門大學;2017年

3 劉磊;基于探地雷達的水泥土探測試驗及病害數(shù)值模擬[D];合肥工業(yè)大學;2017年

4 于啟洋;小粒咖啡豆介電特性研究[D];昆明理工大學;2017年

5 陳志遠;番茄電特性的無損檢測與生理特征關系的研究[D];西北農林科技大學;2007年

6 顧健健;多頻帶可穿戴微帶天線的研究和設計[D];蘇州大學;2013年

7 周道傳;地質雷達檢測砼結構性能的試驗研究及應用[D];鄭州大學;2006年

8 郭璇;光子晶體光纖傳感機理的研究[D];燕山大學;2006年

9 周泓宇;改變填充介質參數(shù)實現(xiàn)可調諧的契倫科夫高功率微波輸出[D];國防科學技術大學;2015年

10 陳鑫;非線性絕緣介質交變電場激勵下介電特性的仿真分析[D];哈爾濱理工大學;2011年

本文編號：2717547