一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害定位方法，特別是一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射定位 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤礦煤巖動(dòng)力災(zāi)害主要包括煤與瓦斯突出、沖擊地壓、頂板事故等，嚴(yán)重威脅著煤 礦的安全生產(chǎn)，目前對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)主要分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩類(lèi)。靜態(tài)法由于工 程量較大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)影響大，且準(zhǔn)確性較低。動(dòng)態(tài)法主要通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)聲發(fā)射、微 震、電磁輻射等煤巖動(dòng)力災(zāi)害過(guò)程中煤巖體破裂產(chǎn)生的各種物理信號(hào)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。
[0003] 電磁輻射法近些年來(lái)在受載煤巖體變形破裂時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射信號(hào)及其變化規(guī) 律，煤與瓦斯突出和沖擊地壓等煤巖動(dòng)力災(zāi)害的危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，煤巖動(dòng)力災(zāi)害連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 和預(yù)警等方面取得了較大的進(jìn)展。在電磁輻射煤巖動(dòng)力災(zāi)害定位方面，目前通過(guò)單主機(jī)加 定向天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域的判定，但對(duì)于煤巖破裂時(shí)電磁輻射信號(hào)發(fā)出的 準(zhǔn)確位置還無(wú)法確定，對(duì)于防治措施的制定不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射定位方法，解決目前 煤巖破裂時(shí)電磁輻射信號(hào)發(fā)出的準(zhǔn)確位置還無(wú)法確定，不利于制定防治措施的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的目的這樣實(shí)現(xiàn)的，該定位方法：在被監(jiān)測(cè)區(qū)域或回采工作面不同位置布 置多臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀，信號(hào)采樣頻率不低于5MHz，電磁輻射信號(hào)接收天線(xiàn)為全向天 線(xiàn)，且各向增益相等，通過(guò)信號(hào)濾波器進(jìn)行濾波處理去除干擾信號(hào)；當(dāng)發(fā)生煤巖動(dòng)力災(zāi)害 時(shí)，同步采集各臺(tái)監(jiān)測(cè)儀所監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值，由于各臺(tái)煤巖電磁輻射 監(jiān)測(cè)儀到達(dá)災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)的距離不同，所接收到的電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度也不相同；根據(jù)電 磁輻射信號(hào)的衰減模型和相應(yīng)的公式，將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為各個(gè)監(jiān)測(cè)儀到信號(hào)源的距離，采 用三角定位法計(jì)算出未知信號(hào)源的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的定位。
[0006] 各煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀同步采集所監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值，并將接 受到的信號(hào)強(qiáng)度值送到監(jiān)控中心統(tǒng)一處理。
[0007] 監(jiān)控中心利用采集到的電磁輻射強(qiáng)度值及已知的各監(jiān)測(cè)儀位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分 析，確定電磁輻射信號(hào)源的位置，即煤巖破裂發(fā)生的地點(diǎn)。
[0008] 有益效果，由于采用了上述方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的 具體位置可以做出準(zhǔn)確定位，使得煤礦管理者在制定防治措施時(shí)目標(biāo)變的更加明確，效果 更加明顯，同時(shí)也減少施工工程量以及相應(yīng)的安全投入，提高了煤礦生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì) 性。
[0009] 優(yōu)點(diǎn)：定位的精度高，速度快，對(duì)正常生產(chǎn)干擾小。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器布置圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明的定位原理圖。
[0012] 圖中，1、煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀；2、監(jiān)測(cè)分站；3、監(jiān)測(cè)中心。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不是用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014] 該定位方法：在被監(jiān)測(cè)區(qū)域或回采工作面不同位置布置多臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè) 儀，信號(hào)采樣頻率不低于5MHZ，電磁輻射信號(hào)接收天線(xiàn)為全向天線(xiàn)，且各向增益相等，通過(guò) 信號(hào)濾波器進(jìn)行濾波處理去除干擾信號(hào)；當(dāng)發(fā)生煤巖動(dòng)力災(zāi)害時(shí)，同步采集各臺(tái)監(jiān)測(cè)儀所 監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值，由于各臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀到達(dá)災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)的 距離不同，所接收到的電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度也不相同；根據(jù)電磁輻射信號(hào)的衰減模型和相 應(yīng)的公式，將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為各個(gè)監(jiān)測(cè)儀到信號(hào)源的距離，采用三角定位法計(jì)算出未知信 號(hào)源的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的定位。
[0015] 各煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀同步采集所監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值，并將接 受到的信號(hào)強(qiáng)度值送到監(jiān)控中心統(tǒng)一處理。
[0016] 監(jiān)控中心利用采集到的電磁輻射強(qiáng)度值及已知的各監(jiān)測(cè)儀位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分 析，確定電磁輻射信號(hào)源的位置，即煤巖破裂發(fā)生的地點(diǎn)。
[0017] 具體的，一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射定位方法，包括如下步驟：
[0018] 1、在回采工作面A、B、C、D四個(gè)不同位置布置四臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀1，參見(jiàn)圖 1，其中煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀1的信號(hào)采樣頻率不低于5MHz，電磁輻射信號(hào)接收天線(xiàn)為全向 天線(xiàn)，在被監(jiān)測(cè)區(qū)域所在平面內(nèi)各向增益相等，并通過(guò)信號(hào)濾波去除干擾信號(hào)；
[0019] 2、地面監(jiān)控中心3通過(guò)監(jiān)測(cè)分站2對(duì)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀1進(jìn)行統(tǒng)一授時(shí)，使得 各監(jiān)測(cè)儀時(shí)間同步，當(dāng)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的0點(diǎn)發(fā)生煤巖動(dòng)力災(zāi)害，即在0點(diǎn)有電磁輻射信號(hào)發(fā) 出，此時(shí)各臺(tái)監(jiān)測(cè)儀同步采集所監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值Ea、Eb、Ec、Ed，各臺(tái)煤 巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀到達(dá)〇點(diǎn)的距離不同，所以接收到的電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度Ea、Eb、Ec、Ed 也不相同，監(jiān)測(cè)儀將接受到的信號(hào)強(qiáng)度值再經(jīng)監(jiān)測(cè)分站2送到監(jiān)控中心3;
[0020] 3、監(jiān)控中心3對(duì)各監(jiān)測(cè)儀送來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度值，根據(jù)電磁輻射信號(hào)的衰減模型和相 應(yīng)的公式，將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為各個(gè)監(jiān)測(cè)儀到信號(hào)源的距離，由于電磁場(chǎng)強(qiáng)度與距離r之間 呈負(fù)指數(shù)關(guān)系變化，每單位距離的增加強(qiáng)度隨之衰減a。有
[0021] Ei= E〇- a Ri (1)
[0022] 式中E1為監(jiān)測(cè)儀接收到的信號(hào)強(qiáng)度
[0023] E。為煤巖動(dòng)力災(zāi)害在0點(diǎn)產(chǎn)生的電磁福射信號(hào)強(qiáng)度
[0024] R1為監(jiān)測(cè)儀到0點(diǎn)的距離
[0026] 4、結(jié)合圖2,當(dāng)回采工作面A、B、C、D點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（X1, Y1)、（x2, y2)、（x3, y3)、 (x4, y4)，動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生位置的坐標(biāo)為（x，y)則有
[0027] (X-X1)2+(y-yj2= R a2
[0040] 從而確定煤巖動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生位置的坐標(biāo)（x，y)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害的定位。
[0041] 上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的一種形式，對(duì)于實(shí)際實(shí)施中的監(jiān)測(cè)儀布置數(shù)量、位置，及 信號(hào)傳輸和計(jì)算方法不具有限制意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射定位方法，其特征在于：該定位方法：在被監(jiān)測(cè)區(qū)域或 回采工作面不同位置布置多臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀，信號(hào)采樣頻率不低于5MHz，電磁輻射 信號(hào)接收天線(xiàn)為全向天線(xiàn)，且各向增益相等，通過(guò)信號(hào)濾波器進(jìn)行濾波處理去除干擾信號(hào)； 當(dāng)發(fā)生煤巖動(dòng)力災(zāi)害時(shí)，同步采集各臺(tái)監(jiān)測(cè)儀所監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值，由 于各臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀到達(dá)災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)的距離不同，所接收到的電磁輻射信號(hào)的強(qiáng) 度也不相同；根據(jù)電磁輻射信號(hào)的衰減模型和相應(yīng)的公式，將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為各個(gè)監(jiān)測(cè)儀 到信號(hào)源的距離，采用三角定位法計(jì)算出未知信號(hào)源的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的定位。2. 根據(jù)權(quán)利1所述的一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射定位方法，其特征在于：各監(jiān)測(cè)儀同 步采集所監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值，并將接受到的信號(hào)強(qiáng)度值送到監(jiān)控中心統(tǒng) 一處理。3. 根據(jù)權(quán)利2所述的一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁福射定位方法，其特征在于：監(jiān)控中心利 用采集到的電磁輻射強(qiáng)度值及已知的各監(jiān)測(cè)儀位置數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，確定電磁輻射信號(hào) 源的位置，即煤巖破裂發(fā)生的地點(diǎn)。
【專(zhuān)利摘要】一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害電磁輻射定位方法，屬于煤巖動(dòng)力災(zāi)害定位方法。該定位方法：在被監(jiān)測(cè)區(qū)域或回采工作面不同位置布置多臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀，信號(hào)采樣頻率不低于5MHz，電磁輻射信號(hào)接收天線(xiàn)為全向天線(xiàn)，且各向增益相等，通過(guò)信號(hào)濾波器進(jìn)行濾波處理去除干擾信號(hào)；當(dāng)發(fā)生煤巖動(dòng)力災(zāi)害時(shí)，同步采集各臺(tái)監(jiān)測(cè)儀所監(jiān)測(cè)到的煤巖電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度值，由于各臺(tái)煤巖電磁輻射監(jiān)測(cè)儀到達(dá)災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)的距離不同，所接收到的電磁輻射信號(hào)的強(qiáng)度也不相同；根據(jù)電磁輻射信號(hào)的衰減模型和相應(yīng)的公式，將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為各個(gè)監(jiān)測(cè)儀到信號(hào)源的距離，采用三角定位法計(jì)算出未知信號(hào)源的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的定位。優(yōu)點(diǎn)：精度高，速度快，對(duì)正常生產(chǎn)干擾小。
【IPC分類(lèi)】G01V3/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105068123
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510473692
【發(fā)明人】賈慧霖, 王恩元
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日