煤炭科学技术

作者：司垒, 李嘉豪, 邢峰, 魏东, 戴剑博, 王忠宾,

关键词：煤矸识别, 煤矸混合物, 微波探测, 时域波形,

煤矸识别问题是煤炭行业内长期未能有效解决的技术难题之一。通过分析现有煤矸识别方法的特点及局限性，探讨基于微波探测技术进行煤矸识别的可行性。首先，开展了对不同煤种和矸石的电磁参数测量分析，为后续的样本测试结果分析提供依据。然后，为探讨煤矸尺寸参数对微波传播的影响，开展了不同厚度、不同截面积的煤矸介质样本对不同频段电磁波的传播规律研究。由于煤矸混合物是由煤、矸石和空气组成的多尺度介质，其体积不等、形状各异，且空间分布及混合形式复杂多变，在微波照射区域内的散射效应非常复杂，导致电磁波在不同煤矸混合物中的传播特性具有明显的差异性。最后，为探究煤矸不同介质混合状态流的微波传播特性变化规律，开展了不同微波频段、不同煤矸粒度、不同含矸率工况下的煤矸混合物微波探测试验。结果表明：煤矸介质的电磁参数、厚度和截面积对微波在介质中的传播规律有明显影响；不同的粒度和含矸率对微波在煤矸混合物的传播规律有一定的影响。当频率大于4 GHz的微波照射在煤矸混合物时，粒度的增大会使回波损耗S11、插入损耗S21强度值和时域透射波O21信号幅值逐渐增大。当混合介质中煤和矸石的电磁参数差异较大时，在频率大于3.5 GHz后，粒度的增大使S21强度由−35.3 dB降低至−38.2 dB，O21信号幅值由1.6 mV减小至1.26 mV，且具有一定的时延特性。通过试验分析可以掌握敏感频点下透射波信号强度值、时域透射波信号幅值或透射波信号时延等特征的差异性，为放顶煤开采的煤矸精准识别提供一种新的思路和方法。

来源：2023年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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