[发明专利]煤岩识别设备及其识别方法

说明书

本发明揭示了一种煤岩识别设备及其识别方法，所述煤岩识别设备包括声波发射装置、声波接收装置、水平倾角检测仪、水路引导装置、信号处理和计算装置、电缆、防爆外壳；声波发射装置包括信号发生器、功率放大器、水听器，水听器最终将一定频率的声波信号进行对外发射；声波接收装置包括水听器、测量放大器。本发明解决了现有煤岩识别方法识别效果不佳、存在固有和较大的误差、不实用、不能用于复杂地质工作面地质环境的问题。本发明能够适用于对煤岩识别效果要求较高的情形，以声学探测为主要识别技术，以非线性方程组数值解求解为解算方法，具有稳定的求解精度。本发明识别设备结构紧凑，识别方法安全可靠，安装和操作方便。

技术领域

本发明属于煤岩识别技术领域，涉及一种煤岩识别设备，尤其涉及一种煤矿综采工作面煤岩识别设备；同时，本发明还涉及一种煤矿综采工作面煤岩识别方法。

背景技术

煤岩识别是国内外公认的高技术、高难度课题，也是实现自动调高和综采工作面自动化的关键和前提。该技术能够有效防止采煤机滚筒切割到岩层造成的截齿部位破损。无法准确的判断煤厚，势必出现采煤机工作过程中滚筒部分切割到岩层，对于高瓦斯矿井极易引起瓦斯爆炸，截割的岩石混入煤层引起煤质下降，或者顶底板留煤过多降低煤矿开采率。可以说煤岩识别是综采自动化工作面的瓶颈问题。

目前，煤矿井下工作面解决煤岩识别正在尝试和研究的方法主要有被动r射线探测法、雷达探测法、测力截齿法。

所述的被动r射线探测法是基于岩石中能够放射一定量的r射线，而煤层中几乎没有放射量，并且煤层对岩石中放射的r射线具有衰减作用的原理。在国外曾用于实际生产，探测传感器的传感器头接收r射线，信号经由光电倍增管进一步放大，再经计数-煤厚转换器将辐射量按指数关系转换为煤厚量。然而，这种方法只能适用在我国20％具有放射性顶板的煤矿上。

所述的雷达探测法通过测量煤和页岩界面的综合反射系数，利用由天线移动形成的空间调制识别传递函数、利用散射矩阵计算计算介电常数和各层煤与页岩的厚度。然而天线散射和目标散射增加了时间域的问题的难度。天线装置在收发电磁波时仍存在天线环时响应、天线放大器溢出等技术问题，且电磁波在煤层、岩层衰减严重，不利于探测。

所述的测力截齿法基于采煤机切割煤、岩时的振动频率存在差异，通过接收与辨别不同截割状态下声振动信号实现煤岩识别。这种方法原理简单、实际应用却很复杂，因为接收的声振动信号还与采煤机类型、开采工艺、截齿的强度状态、工作面地质结构有关，目前尚未开发出实用的振动传感器。

综上所述，现有煤岩识别方法识别效果不佳，存在固有和较大的误差，没有任何一种方式能够实用化，不能解决复杂煤矿工作面地质环境下的煤岩识别问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种煤岩识别设备，可解决现有煤岩识别方法识别效果不佳，存在固有和较大的误差，不能实用化、不能用于复杂地质工作面地质环境的问题。

此外，本发明还提供煤岩识别方法，可解决现有煤岩识别方法识别效果不佳，存在固有和较大的误差，不能实用化、不能用于复杂地质工作面地质环境的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种煤岩识别设备，所述煤岩识别设备包括：声波发射装置、声波接收装置、水平倾角检测仪、水路引导装置、信号处理和计算装置、电缆、防爆外壳；

所述声波发射装置包括信号发生器、功率放大器、水听器，水听器最终将一定频率的声波信号进行对外发射；

所述声波接收装置包括水听器、测量放大器；

所述信号处理和计算装置包括识别DSP微处理单元、显示屏；