基于有效介质理论的煤岩界面识别方法研究

程园新^1,2,3，韩楠楠^1,2,3，丁恩杰^1,2,3，赵端^1,2,3，王昕^1,2,3

1. 中国矿业大学信息与控制工程学院2. 矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室3. 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心

摘 要：为解决目前依靠人工进行煤岩界面识别存在的问题,研究煤岩界面的自动识别技术,依据煤岩介电特性的差异,利用Bruggeman有效介质理论,建立基于煤含量检测的煤岩分界模型,并以煤岩混合介质粉末为例,进行试验验证。通过模拟煤含量实时变化的煤岩混合介质,实时地获得煤岩混合介质的相对介电常数,利用上述模型进行混合物煤含量的计算,并与阈值进行比较,判定采煤机截割状态。测试结果表明:在0.01~30 MHz的检测频率内,煤岩混合介质的煤含量均能通过此方法计算得到,在0.5~30 MHz内,理论煤含量与实际煤含量的相对误差较小,平均可控制在2.60%以下。该模型的计算结果均可以较准确地识别煤岩界面,为实现井下无人化开采提供一种新的煤岩识别方法。

关键词：介电特性;Bruggeman有效介质理论;煤含量;煤岩识别;