[发明专利]基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法有效

专利信息
申请号: 201410674514.5 申请日: 2014-11-21
公开(公告)号: CN104360344A 公开(公告)日: 2015-02-18
发明(设计)人: 王树奇;王振 申请(专利权)人: 西安科技大学
主分类号: G01S13/88 分类号: G01S13/88;G01V3/12;G01V3/38
代理公司: 陕西增瑞律师事务所 61219 代理人: 张瑞琪
地址: 710054 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 电波 损耗 特性 煤矿 工作 面上 保护层 厚度 检测 算法
【权利要求书】:

1.基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,包括以下:

采用探地雷达进行探测,所述探地雷达放置在煤矿工作面(5)的底面上,所述底面为煤层(4),所述探地雷达的发射端向上发射电磁波,所述发射的电磁波依次穿过煤矿工作面(5)和上保护层(2)后,反射回波反射回到探地雷达的接收端,记录探地雷达从发射电磁波到接收到反射回波的时间为t1,计算出煤矿工作面(5)的高度d1

记录探地雷达发射的电磁波的场强为Ef,计算发射电磁波依次穿过上述各层后的场强,以及回射电磁波返回时穿过上述各层后的电磁波,电磁波穿过煤矿工作面(5)后的场强E1,在混合气体/上保护层分界面(6)上发生折射后的场强E2,通过上保护层(2)后的场强E3,在上保护层/岩层(1)发生反射后的场强E4,反射回波通过上保护层(2)后的场强E5,反射回波在混合气体/上保护层分界面(6)上发生透射时的场强E6,反射回波通过煤矿工作面(5)后的场强Es2,由Ef、E1、E2、E3、E4、E5、E6与Es2之间的相互关系,推导得出上保护层(2)的厚度d2;所述混合气体分布于煤矿工作面(5)所在的空间。

2.按照权利要求1所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述煤矿工作面(5)的高度d1的值依据雷达定位目标的公式计算:所述V表示电磁波在空气、水雾、煤尘组成的混合气体中的传播速度。

3.按照权利要求2所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度的检测算法,其特征在于,所述电磁波穿过煤矿工作面(5)后的场强E1采用电磁波在混合气体中的路径衰减公式计算:所述α表示混合气体的衰减常数。

4.按照权利要求3所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述电磁波在混合气体/上保护层分界面(6)上发生折射后的场强E2采用电磁波发生透射时的计算原理计算,所述ε表示煤的介电常数,ε表示混合介质的介电常数。

5.按照权利要求4所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述电磁波通过上保护层(2)后的场强E3采用路径衰减公式计算,所述d2表示上保护层(2)的厚度。

6.按照权利要求5所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述电磁波在上保护层/岩层(1)发生反射后的场强E4,根据电磁波在发生反射的计算原理计算,所述ε表示岩石层的介电常数。

7.按照权利要求6所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述反射回波通过上保护层(2)后的场强E5通过以下计算:

8.按照权利要求7所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述反射回波在混合气体/上保护层分界面(6)上发生透射时的场强E6通过如下计算,

9.按照权利要求8所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述反射回波通过煤矿工作面(5)后的场强Es2采用如下计算,得出

10.按照权利要求4~9中任一项所述的基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法,其特征在于,所述混合介质的介电常数和混合气体电导率的计算方法采用二阶线性差值的方法进行模拟,混合介质的介电常数可以表示为:

混合气体电导率的计算公式为:

所述W,W表示混合气体中(空气、水、煤粉)煤和水所占的权重比例。

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