[发明专利]一种基于采煤机滚筒震源的煤岩界面识别方法

说明书

本发明公开了一种基于采煤机滚筒震源的煤岩界面识别方法，在采煤机滚筒摇臂连接部位和采煤机滑靴各装一个三分量地震传感器，两个传感器实时接收采煤机截割煤层产生的震动作为震源反馈的地震波，并对接收到的某段时间内地震信号先消除随机不规则的噪声干扰，然后对各个传感器不同分量分别进行等长分段，将两个传感器分段后三分量数据，按照同一分量各自分段位置进行互相关运算，从而获得煤岩界面地震干涉三分量记录；接着通过不同分量分别采用纵波速度和横波速度进行时深转换，并再次进行互相关计算，获得煤岩界面识别记录，最后选取记录中零点后的首个最大振幅处对应的深度，并结合当前两个传感器的高度位置即能获得实时顶板或底板煤岩界面位置。

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采中煤岩界面识别方法，具体是一种基于采煤机滚筒震源的煤岩界面识别方法。

背景技术

目前，综采工作面采煤机的牵引速度已基本实现了自动化控制，而采煤机滚筒高度的调节、控制大部分还停留在人工手动控制的阶段，煤岩界面识别是实现采煤机自动调高控制的关键技术，如无法精确确定煤岩界面，则会导致采煤机在截割时会对岩层进行截割，这样不仅会造成采煤机截割部的损坏，而且截割的岩体与截割的煤体混合，导致后续筛分较为麻烦；另外由于采煤机在一次回采过程中，煤岩界面并不是呈固定平面分界，因此如不能实时在采煤机截割过程中识别出不同位置的煤岩界面的情况，则也会出现上述问题。基于上述原因，目前煤岩界面快速、准确识别是实现采煤机智能调高控制、综采工作面自动化、智能化的主要阻碍之一。因此如何能在采煤机截割过程中实时、准确地识别出采煤工作面的煤岩界面，进而保证后续采煤机自动精准调节截割位置，使其能在煤岩界面的煤层范围内持续进行回采，是本行业的研究方向之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于采煤机滚筒震源的煤岩界面识别方法，无需额外设置震源，通过传感器实时接收采煤机截割煤层产生的震动作为震源反馈的地震波，能在采煤机截割过程中实时、准确地识别出采煤工作面的煤岩界面，进而保证后续采煤机自动精准调节截割位置，使其能在煤岩界面的煤层范围内持续进行回采。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于采煤机滚筒震源的煤岩界面识别方法，具体步骤为：

步骤一：在采煤机滚筒摇臂连接部位安装1个三分量地震传感器，并定义为滚筒传感器；在采煤机行走部靠近该摇臂且同一侧的滑靴处安装1个三分量地震传感器，并定义为机身传感器；上述三分量传感器的X分量与切割走向平行，Y分量与回采方向平行，Z分量垂直于顶底板；

步骤二：当采煤机滚筒对底煤进行回采过程中同步采集某一时间段ΔT内2个三分量传感器获取的信号数据，此时间段内机身传感器高度为Hm、滚筒传感器高度为Hs、采煤机所在工作面回采位置为Y；

步骤三：采用频率谱白化方法对此时间段内获得的2个三分量传感器采集的地震信号进行归一化处理，消除随机不规则的噪声干扰；

步骤四：完成噪声干扰消除后，根据实际探测需求设置分段时间长度为Δl，将ΔT内各个三分量传感器的不同分量分别以Δl长度进行等长分段；

步骤五：将滚筒传感器与机身传感器各自分段后的三分量数据，按照同一分量各自分段位置进行互相关运算，从而获得底板煤岩界面地震干涉三分量记录；

步骤六：将步骤五获得的底板煤岩界面地震干涉三分量记录进行处理，将其中的Z分量记录采用纵波速度Vp进行时深转换，X和Y分量记录均采用横波速度Vs进行时深转换后垂直叠加，分别获得带有深度信息的地震记录X_z和X_xy，再次进行X_z和X_xy的互相关计算后(该互相关计算过程与步骤五相同，且这两个带有深度信息的地震记录进行互相关时，能以两者中任选一个记录作为因子道)，输出底板煤岩界面识别记录X_f；