【摘要】：隨著能源結(jié)構(gòu)的深化改革,煤炭開采領(lǐng)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(dá)具有測試速度快、精度高等優(yōu)點,將探地雷達(dá)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(dá)響應(yīng)進行研究,并使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對界面的智能識別作簡單探索。通過使用探地雷達(dá),對華北地區(qū)躍進煤礦及華東地區(qū)趙樓煤礦煤巖介質(zhì)的相對介電常數(shù)使用3種不同的室外探地雷達(dá)測試方法(已知目標(biāo)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(zhì)的含水率與介電常數(shù)的關(guān)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(jié)了探地雷達(dá)在各種變量差異下的響應(yīng)特征;通過正演模擬研究了不同介電常數(shù)的煤巖介質(zhì)組合對探地雷達(dá)探測效果的影響,總結(jié)了各種煤巖介質(zhì)組合下探測效果;通過實際地質(zhì)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(zhì)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(zhì)模擬了與正演模型相對應(yīng)的煤巖地質(zhì)情況,通過Pulse EKKO探地雷達(dá)對試驗?zāi)Ｐ椭械拿簬r界面位置進行了測量,總結(jié)了實測效果下的煤巖界面響應(yīng);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(zhì)的測試效果也做了總結(jié)。為了使煤巖界面的響應(yīng)信息更加清晰,使用常規(guī)處理手段、預(yù)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(yīng),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(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),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(wǎng)絡(luò)多次迭代的學(xué)習(xí)訓(xùn)練,完成煤巖界面的預(yù)測識別;此外,通過設(shè)立獨立樣本和綜合樣本兩種方式的不同訓(xùn)練,總結(jié)了各種情況下預(yù)測識別在不同樣本訓(xùn)練下的適用性。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(biāo)做出一定貢獻。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（Present Research States）從上個世紀(jì) 60 年代開始，世界上英美、澳大利亞、前蘇聯(lián)等一些主要產(chǎn)煤國就開始了對煤巖介質(zhì)識別的研究[7],[8]，而探地雷達(dá)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(lǐng)域廣泛應(yīng)用。用探地雷達(dá)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(jié)，結(jié)合本文的研究背景及研究內(nèi)容，從以下三個方面總結(jié)國內(nèi)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(dá)在煤巷工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀；3、探地雷達(dá)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(guān)于“煤巖界面”學(xué)術(shù)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(zhì)的界面識別也成為研究煤巖的重點，從關(guān)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(shù)大學(xué)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(xué)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(zhì)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(nèi)外研究一些成果來看，目前，對于煤巖界面的識別技術(shù)，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(yīng)的探測。

【相似文獻】

相關(guān)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(shù);2009年01期

3 龔熾昌;;不均勻介質(zhì)相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切的計算[J];電工技術(shù)學(xué)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(xué)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(xué)技術(shù)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(xué)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(nóng)業(yè)機械學(xué)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(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年04期

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

相關(guān)會議論文 前10條

1 徐泰;張玉良;;微波介質(zhì)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(shè)計[A];2018（第八屆）連接技術(shù)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(jié)構(gòu)工藝學(xué)術(shù)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(shù)陶瓷學(xué)術(shù)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(wǎng)節(jié)能與電能質(zhì)量論文集[C];2015年

6 史振華;高成;宋雙;許祥輝;朱暉;;復(fù)合材料對飛機表面感應(yīng)電場影響的仿真研究[A];第22屆全國電磁兼容學(xué)術(shù)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(shù)的介質(zhì)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(zhì)的影響[A];紀(jì)念中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2009年學(xué)術(shù)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(xué)會第十二屆學(xué)術(shù)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(shù)應(yīng)用到空間衛(wèi)星安全防護—中國物理學(xué)會第二十屆全國靜電學(xué)術(shù)會議論文集[C];2015年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

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

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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

2 于松濤;寬帶天線的可穿戴設(shè)計與雷達(dá)截面控制[D];西安電子科技大學(xué);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(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

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

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

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

4 于啟洋;小�？Х榷菇殡娞匦匝芯縖D];昆明理工大學(xué);2017年

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

6 顧健健;多頻帶可穿戴微帶天線的研究和設(shè)計[D];蘇州大學(xué);2013年

7 周道傳;地質(zhì)雷達(dá)檢測砼結(jié)構(gòu)性能的試驗研究及應(yīng)用[D];鄭州大學(xué);2006年

8 郭璇;光子晶體光纖傳感機理的研究[D];燕山大學(xué);2006年

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

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

本文編號：2717547