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)展社會經濟和國民經濟的重要基礎。但是也可以清楚得看到,在我國每年都會發(fā)生多起煤礦安全事故。由于煤礦開采環(huán)境的復雜性,每發(fā)生一起事故所造成的人員傷亡和經濟損失都是巨大的。在煤礦事故中,最為嚴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)境越來越復雜難測,從而使煤與瓦斯突出事故發(fā)生得概率和強度加大,導致經濟損失等呈明顯遞增的趨勢。調查研究表明,這種事故現象在發(fā)生之前沒有準確預

2、測的主要原因是目前對煤與瓦斯突出預測技術仍然采用的是靜態(tài)預測法。研究表明,靜態(tài)預測法的準確性不是很高,易受煤巖體結構和開采周圍環(huán)境的影響。本文研究了一種基于AR模型預測煤與瓦斯突出的3D電磁輻射預測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠實現了實時、無接觸和不受地域限制的預測預報等優(yōu)點,并可解決現有瓦斯鉆孔預測存在的非全局、非實時、非動態(tài)、費用高的不足。本論文主要研究以下內容:
　　(1)研究煤與瓦斯突出時電磁輻射信號的傳播規(guī)律和特征,從而分析根據電磁輻

3、射監(jiān)測煤與瓦斯突出技術的可行性。
　　(2)為了達到煤與瓦斯突出預測系統(tǒng)的總體要求和實現預期功能,研究設計了系統(tǒng)的總體框架。同時,根據煤與瓦斯突出預測需要快速、準確的要求,給出了一種三個空間相互垂直的偶極子天線感應探測電磁輻射信號。并且利用超外差接收的原理,通過混頻、放大、濾波、模數轉換等完成感應電磁輻射信號的處理。從理論技術的角度詳細研究了數據采集原理。
　　(3)詳細介紹了三維電磁輻射監(jiān)測儀系統(tǒng)的構成。監(jiān)測儀包括信號采集

4、和數據分析處理兩大部分。信號采集電路由超外差接收機電路、射頻前端電路、放大電路、帶通濾波器以及 A/D轉換電路等組成;數據采集和分析處理則是有放大器、A/D轉換器、實時處理器、數字信號處理器、FPGA、存儲器、微處理器等組成。另外,光纖轉USB裝置組成數據通信裝置,使監(jiān)測儀與計算機相連接,并將采集到的數據上傳至計算機中的軟件系統(tǒng)中,從而進行進一步分析處理和預測。
　　(4)對本文研究設計的煤與瓦斯3D電磁輻射預測系統(tǒng)進行了初步的軟