Page 127 - 煤矿安全生产与生态环境治理和发展问题研究

第四章 煤矿综采安全与机电设备管理

也有它的缺点：不适用在放射性元素含量较低或者不含放射性元素．以及夹矸太
多的煤层。这种方法在中国只有 20% 的煤矿可采用。考虑到中国的煤矿储存量
比较大。因此，自然 γ 射线探测法在中国的应用前景较好。目前为止，该方法也
是唯一真正实现商品化的煤岩界面识别系统。

2. 电磁测试技术
在基于电磁测试技术的煤岩界面识别方法上，有雷达探测法、电子自旋共振
法等。
（1）雷达探测法

因煤层和顶板岩石的材料不同，由雷达发出的电磁波在煤岩界面上会反射且
反射特性有差异。反射波的接收有一定滞后．滞后时间不仅与发射波的频率、煤、
岩层材料等可测量的因素有关，还与煤层的厚度有关。因此，可以通过处理接收
到的反射波信号来确定煤层厚度。该方法的优点是不需要事先求取煤岩的物理特

性，适用范围更广。同时，它也有探测范围太小的缺点，随顶煤厚度增加信号衰
减严重，只能测顶煤厚度不超过 300mm 煤层。
（2）电子自旋共振法
在顶煤层的下方放置一个线圈使之形成强度为 H 的磁场，再从天线发射一

束恒定功率连续的调频电磁波，从而会发生共振。电磁波在顶煤层中被吸收，
接收到的信号功率下降幅值和顶煤层厚度有关。顶煤层越厚，电磁波所穿过的
路径越长，被吸收得越多，因此接收到的信号功率越小。可以通过确定共振频
率处的功率下降幅值来测算顶煤层的厚度。目前，国外研究出一种能测煤层厚为

13~152mm 的基于电子自旋共振法的煤岩界面识别传感器。
3. 振动测试技术
利用振动测试技术进行煤岩界面识别，可以在采煤机部件或者在顶底板煤岩
层上采集信号来判断截割状态。

（1）在采煤机部件上采集信号
由于煤岩介质的力学性质、普氏系数等不同，采煤机截割到煤炭和岩层时振
动的频率、振动波形等特征存在明显差异。滚筒截齿在截割煤岩时所受截割阻力
也不同，进而使采煤机摇臂的振动强度和调高油缸的压力变化，以及电机的转矩

反馈影响于电流，通过处理传感器采集的这些动态信号来判断截割煤岩的状态，
该方法有如下缺点：不能测算出顶煤层的厚度，只能识别截齿是否切入顶岩层；

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