[发明专利]一种工作面复杂煤层结构精准探测装置及方法在审

专利信息
申请号: 202210651697.3 申请日: 2022-06-09
公开(公告)号: CN115079163A 公开(公告)日: 2022-09-20
发明(设计)人: 刘万里;王诚龙;杨科;葛世荣;王世博;李港;徐健斌 申请(专利权)人: 中国矿业大学;安徽理工大学
主分类号: G01S13/88 分类号: G01S13/88;G01S13/89;G01S13/86;G01S7/02;G01C21/16;G01V3/12;H01Q3/02;H01Q1/22
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 李悦声
地址: 221116 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 工作面 复杂 煤层 结构 精准 探测 装置 方法
【说明书】:

发明公开了一种工作面复杂煤层结构精准探测装置及方法,属于煤层复杂结构探测领域。包括移动小车平台、液压升降系统、旋转机构及探地雷达系统;移动小车平台包括车轮、U型支撑板、车底板、三轴加速度传感器;液压升降系统由电动泵、支撑杆件及液压油缸组成;旋转机构包括旋转底架、悬臂杆与球铰接结构;探地雷达系统包括集发射与接受于一体的雷达天线、雷达主机。通过将多种频率的雷达天线探测结果进行数据融合,将多种探测信息融合到同一坐标图上,既保证探测精度又增加探测距离。能够实现煤层工作面30m范围内的断层、夹矸与空区等复杂结构的精准探测。

【技术领域】

本发明涉及一种工作面复杂煤层结构精准探测装置及方法,尤其适用于煤矿井下使用,属于煤层复杂结构探测领域。

【背景技术】

煤矿是我国能源的重要组成部分,在我国经济发展中占有重要地位。智慧矿山、透明工作面是煤矿产业的发展趋势,而工作面内部复杂煤层结构的精准探测是透明工作面的前提与保障,同时也是我国煤矿产业安全、绿色开采的有效途径。

目前,工作面煤层复杂结构探测方法主要有槽波探测、瑞雷波地震探测与瞬变电磁法探测等。但由于井下空间有限,存在瞄网、机械噪声等干扰条件,布设理想的观测系统较为困难,影响探测结果,且瞬变电磁法在探测过程中易产生近距离的探测盲区,容易造成漏解;煤层复杂结构的探测大多采用定点、定距离进行探测,较难实现工作面内的连续测量,容易忽略小的煤层结构。如何减少探测干扰,实现煤层复杂结构的精准探测是当务之急。

【发明内容】

针对上述技术的不足之处,本发明的目的就是要提供一种工作面复杂煤层结构精准探测方法与装置,通过该装置与方法,可以对采煤工作面内部煤层复杂结构开展连续测量,可以对工作面内部0~15m范围内的断层、夹矸及空区等复杂结构进行精准探测。

为实现此目的,本发明一种工作面复杂煤层结构精准探测装置,包括移动小车平台,移动小车平台上方设有液压升降系统,液压升降系统上设有旋转机构,旋转机构的端部设有探地雷达系统;

移动小车平台包括车底板,车底板下方通过四支U型支撑架连接有四个车轮,车底板上方正中心的三轴加速度传感器;

液压升降系统包括框架结构的支撑底架和上底板,支撑底架和上底板之间设有剪刀伸缩架,剪刀伸缩架上设有横杆,横杆与车底板之间设有控制剪刀伸缩架伸缩的液压油缸,液压油缸油路连接有设置在车底板顶部的电动泵;

旋转机构包括设置在上底板上方的旋转底架,旋转底架的上半部分相对下半部分可以进行水平旋转,旋转底架顶部活动连接有可以在垂直方向摆动的悬臂杆,悬臂杆端部通过球铰接结构与探地雷达系统连接、尾部设有用以保持平衡的配重杆件;

探地雷达系统包括集发射与接收于一体的雷达天线和位姿传感器,位姿传感器设置在雷达天线背面正中心位置。

进一步,移动小车平台的车轮设有加厚的轮缘,以保证四个车轮可与刮板书输送机的两侧充分衔接;车轮两侧设有高度可调的螺纹孔结构,通过螺纹孔结构在车轮的前方连接有用以清除移动轨道上小碎煤的V型除障机构;U型支撑架与车底板之间通过位置可调且左右对称的螺纹孔连接,通过调节U型支撑架在螺纹孔的位置从而调整轮距。

进一步,剪刀伸缩架由多个交叉设置的支撑杆件组成,支撑底架上端面位置处设有U型槽,支撑杆件在支撑底架上U型槽内滑动,实现上底板升高与降低,实际调整最大高度为3.5m,以适应不同厚度煤层的探测。

进一步,所述雷达天线包括发射与接收天线,通过对接收天线接收的煤层复杂结构的反射波进行分析,主要分析同相轴与振幅的变化确定电磁波的双程旅行时间t。

进一步,所述U型支撑件的高度为0.45m的U型支撑件。

一种使工作面复杂煤层结构精准探测装置的探测方法,其步骤如下:

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