用于煤與瓦斯突出的三維電磁輻射探測系統(tǒng)研究.pdf

1、煤炭一直是我國發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)和國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。但是也可以清楚得看到,在我國每年都會(huì)發(fā)生多起煤礦安全事故。由于煤礦開采環(huán)境的復(fù)雜性,每發(fā)生一起事故所造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失都是巨大的。在煤礦事故中,最為嚴(yán)重的是煤與瓦斯突出事故,占煤礦總事故的30％以上。特別是最近幾年,礦井的開采深度越來越深,開采環(huán)境越來越復(fù)雜難測,從而使煤與瓦斯突出事故發(fā)生得概率和強(qiáng)度加大,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失等呈明顯遞增的趨勢。調(diào)查研究表明,這種事故現(xiàn)象在發(fā)生之前沒有準(zhǔn)確預(yù)

2、測的主要原因是目前對煤與瓦斯突出預(yù)測技術(shù)仍然采用的是靜態(tài)預(yù)測法。研究表明,靜態(tài)預(yù)測法的準(zhǔn)確性不是很高,易受煤巖體結(jié)構(gòu)和開采周圍環(huán)境的影響。本文研究了一種基于AR模型預(yù)測煤與瓦斯突出的3D電磁輻射預(yù)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)了實(shí)時(shí)、無接觸和不受地域限制的預(yù)測預(yù)報(bào)等優(yōu)點(diǎn),并可解決現(xiàn)有瓦斯鉆孔預(yù)測存在的非全局、非實(shí)時(shí)、非動(dòng)態(tài)、費(fèi)用高的不足。本論文主要研究以下內(nèi)容:
　　(1)研究煤與瓦斯突出時(shí)電磁輻射信號的傳播規(guī)律和特征,從而分析根據(jù)電磁輻

3、射監(jiān)測煤與瓦斯突出技術(shù)的可行性。
　　(2)為了達(dá)到煤與瓦斯突出預(yù)測系統(tǒng)的總體要求和實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能,研究設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體框架。同時(shí),根據(jù)煤與瓦斯突出預(yù)測需要快速、準(zhǔn)確的要求,給出了一種三個(gè)空間相互垂直的偶極子天線感應(yīng)探測電磁輻射信號。并且利用超外差接收的原理,通過混頻、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等完成感應(yīng)電磁輻射信號的處理。從理論技術(shù)的角度詳細(xì)研究了數(shù)據(jù)采集原理。
　　(3)詳細(xì)介紹了三維電磁輻射監(jiān)測儀系統(tǒng)的構(gòu)成。監(jiān)測儀包括信號采集

4、和數(shù)據(jù)分析處理兩大部分。信號采集電路由超外差接收機(jī)電路、射頻前端電路、放大電路、帶通濾波器以及 A/D轉(zhuǎn)換電路等組成;數(shù)據(jù)采集和分析處理則是有放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、實(shí)時(shí)處理器、數(shù)字信號處理器、FPGA、存儲(chǔ)器、微處理器等組成。另外,光纖轉(zhuǎn)USB裝置組成數(shù)據(jù)通信裝置,使監(jiān)測儀與計(jì)算機(jī)相連接,并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)中的軟件系統(tǒng)中,從而進(jìn)行進(jìn)一步分析處理和預(yù)測。
　　(4)對本文研究設(shè)計(jì)的煤與瓦斯3D電磁輻射預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行了初步的軟