专利摘要

微波照射‑红外线探测煤、矸的识别方法，包括以下步骤：将识别装置固定安装到顶煤液压支架的底部后侧；调节识别装置中的好微波发射装置和红外热成像仪的高度；根据煤、矸的化学成分不同，对微波的吸收能力是煤炭远大于矸石，这就是使得在煤、矸在相同的微波照射条件下，煤炭升高的温度大于矸石升高的温度，通过红外热成像仪即可探测到煤和矸的升温情况，从而确定下落的煤和矸的比例，从而为执行放顶煤窗口的开、关提供依据。相比较于以往的煤、矸识别方法，具有快速、准确、可靠的优点，并且将微波发射器设置在安装箱内，起到良好的安全和防尘作用。本发明的识别方法不局限于井下综放工作面的使用，也可扩展到其它领域。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种微波照射-红外线探测煤、矸的识别方法。

背景技术

煤、矸识别方法是影响综放面顶煤回收率的重要因素，当前的放煤过程控制主要依靠井下放煤工，通过人工目测耳闻的方式，按照“见矸关门”的原则来进行控制，由于综放面粉尘大，能见度低，井下杂音多等因素影响，该判断方法具有很大的不准确性和人为主观性。必然存在顶煤欠放或者过放的情况，欠放会丢失煤炭，造成工作面煤炭回收率降低；过放会使煤层上方的矸石大量放出，造成煤质下降、运输及洗选成本增加。这就需要改变目前靠现场工人目看、耳闻的粗略煤、矸识别方法为快速、准确、可靠的自动化煤、矸识别方法，为放煤过程的精确控制提供参照标准，这样才能准确实施设计的合理放煤方式，进而提高综放工作面煤炭回收率和有效降低煤炭含矸率和生产成本。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种准确度高、安全可靠、识别效果好的微波照射-红外线探测煤、矸的识别方法；该方法利用的是微波照射物料，对物料的升温具有选择性，瞬时性，即时性和可控性；红外热成像仪探测物料温度具有非接触，探测精度高，探测速度快，适应能力强，可以在无光照、嘈杂环境等条件下使用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：微波照射-红外线探测煤、矸的识别方法，该识别方法采用的识别装置包括微波发射装置、红外热成像仪和数据处理控制器；微波发射装置设置在综放工作面放顶煤液压支架后部，红外热成像仪安装在微波发射装置的后侧，微波发射装置的发射方向和红外热成像仪探测方向均朝向综放工作面放顶煤液压支架后方，微波发射装置和红外热成像仪分别通过控制电缆与数据处理控制器连接；

微波发射装置包括高度调节架和安装箱，安装箱的前侧面板的前侧面固定设置有连接块，连接块通过连接螺栓设置在高度调节架上，安装箱内设置有微波发射器，安装箱的后侧面板上均匀开设有若干个投射孔，红外热成像仪通过紧固螺钉安装在设置在安装箱的后侧面板的后侧面上，红外热成像仪在安装箱的后侧面板上设置有若干个；

安装箱的前侧面板上开设有一个前穿线孔，安装箱的后侧面板的前侧面通过螺钉设置有滤尘网，安装箱的后侧面板和滤尘网上设置有前穿线孔，红外热成像仪通过控制电缆依次穿过前穿线孔和后穿线孔后与数据处理控制器连接，红外热成像仪通过控制电缆穿过前穿线孔与数据处理控制器连接。

所述的识别方法包括以下步骤：

（1）、将高度调节架固定安装到顶煤液压支架的底部后侧，数据处理控制器设置在顶煤液压支架上；

（2）、通过拧动连接螺栓调节好微波发射装置和红外热成像仪的高度；

（3）、在放煤过程中，仅打开当前放煤口后方的微波发射器及红外热成像仪，其余微波发射器和红外热成像仪均不开启，在煤和矸石下落过程中，微波发射器发射出的微波通过滤尘网和投射孔对顶煤液压支架后方冒落的煤或者矸石进行照射，煤、矸石在微波照射下，能够吸收微波，引起材料内的极性分子剧烈运动摩擦产热，瞬时升高了煤、矸石温度，由于微波照射时间短，煤、矸石的升温范围可控制在较低范围内；与此同时，红外热成像仪对微波照射后的煤、矸石的温度进行测定，红外热成像仪探测的是放煤支架后方的物料一个面的温度，包含这个面的最大温度，最小温度，平均温度，以及探测面中心点的温度；红外热成像仪并将探测的温度数值通过控制电缆传输到数据处理控制器；

（4）、数据处理控制器将实时监测的煤、矸石的微波照射后的温度与标定的煤、矸石温度进行对比分析，进而判断出此时冒落的物料中煤、矸含量比；根据判断结果，由数据处理控制器对控制的放煤口的液压支架发出下一步的指令，实施继续放煤还是关闭放煤口。

安装箱内设置有防投射孔堵塞吹尘系统；

防投射孔堵塞吹尘系统包括吹风机、升降油缸、左导轨、右导轨、左滑块、右滑块、横管和高压软管，左导轨沿垂直方向固定设置在安装箱的左侧面板内壁上，右导轨沿垂直方向固定设置在安装箱的右侧面板内壁上，左导轨和右导轨左右对称设置，左导轨和右导轨位于微波发射器的后侧以及滤尘网的前侧，左滑块滑动连接在左导轨上，右滑块滑动连接在右导轨上，横管的两端分别与左滑块和右滑块固定连接，左滑块和右滑块分别封堵横管的左端和右端，横管的底部中间通过所述的高压软管与吹风机的出风口连接，横管的后侧沿轴线方向开设有一道槽孔，升降油缸沿垂直方向设置，升降油缸的缸体上部穿过安装箱底部并与安装箱底部密封连接，升降油缸的活塞杆上端与横管底部铰接，升降油缸的缸体下端铰接在高度调节架的下部。

在煤和矸石下落过程中，在滤尘网的阻挡下，粉尘被阻挡到投射孔内并附着在滤尘网的后侧面；每隔一段时间，启动升降油缸和吹风机，升降油缸驱动隐藏在安装箱下部的横管沿左导轨和右导轨上下移动，同时吹风机将高压风由高压软管吹到横管内，并通过横管后侧的槽孔向后吹到滤尘网上，高压风通过滤尘网将滤尘网后侧面附着的粉尘和投射孔处的粉尘吹掉，从而避免粉尘阻挡微波发射器的微波发射。

采用上述技术方案，本发明的识别原理为：根据煤、矸的化学成分不同，对微波的吸收能力是煤炭远大于矸石，这就是使得在煤、矸在相同的微波照射条件下，煤炭升高的温度大于矸石升高的温度，通过红外热成像仪即可探测到煤和矸的升温情况，从而确定下落的煤和矸的比例，从而为执行放顶煤窗口的开、关提供依据。

微波发射器的频率可调，照射角度也可调。红外热成像仪的温度探测频率可调，即红外热成像仪每秒探测物料温度的次数（物料是一直流动的，每一次探测的物料都是不一样，不是静态监测）。该方法探测的是一个面（该面面积可调）的温度，相较于以前测点，测线的探测方法有很大的进步和优势，使得测量结果更加准确可靠。

在煤和矸石下落过程中，在滤尘网的阻挡下，粉尘被阻挡到投射孔内并附着在滤尘网的后侧面；每隔一段时间，启动升降油缸和吹风机，升降油缸驱动横管沿左导轨和右导轨上下移动，同时吹风机将高压风由高压软管吹到横管内，并通过横管后侧的槽孔向后吹到滤尘网上，高压风通过滤尘网将滤尘网后侧面附着的粉尘和投射孔处的粉尘吹掉，从而避免粉尘阻挡微波发射器的微波发射，也避免粉尘对微波发射器的性能产生影响。

本发明先进行微波照射，扩大煤、矸石之间的温度差异，使得煤、矸的差异先扩大，有利于对煤、矸的准确识别。区别于现有被动式的煤、矸识别方法，本发明以微波照射的方法主动扩大煤、矸石之间的温度差别为前提，进行显著的煤、矸温度差别识别。相比较于以往的煤、矸识别方法，具有快速、准确、可靠的优点，并且将微波发射器设置在安装箱内，起到良好的安全和防尘作用。本发明的识别方法不局限于井下综放工作面的使用，也可扩展到其它领域。

附图说明

图1是本发明中的识别装置的俯视结构示意图；

图2是图1中微波发射装置和红外热成像仪的放大图。

具体实施方式

如图1和图2所示，微波照射-红外线探测煤、矸的识别方法，该识别方法所采用的识别装置包括微波发射装置1、红外热成像仪2和数据处理控制器3；

微波发射装置1设置在综放工作面放顶煤液压支架4后部，红外热成像仪2安装在微波发射装置1的后侧，微波发射装置1的发射方向和红外热成像仪2探测方向均朝向综放工作面放顶煤液压支架4后方，微波发射装置1和红外热成像仪2分别通过控制电缆与数据处理控制器3连接。

微波发射装置1包括高度调节架5和安装箱6，安装箱6的前侧面板的前侧面固定设置有连接块7，连接块7通过连接螺栓8设置在高度调节架5上，安装箱6内设置有微波发射器9，安装箱6的后侧面板上均匀开设有若干个投射孔10，红外热成像仪2通过紧固螺钉安装在设置在安装箱6的后侧面板的后侧面上，红外热成像仪2在安装箱6的后侧面板上设置有若干个。

安装箱6的前侧面板上开设有一个前穿线孔11，安装箱6的后侧面板的前侧面通过螺钉设置有滤尘网12，安装箱6的后侧面板和滤尘网12上设置有前穿线孔11，红外热成像仪2通过控制电缆依次穿过前穿线孔11和后穿线孔后与数据处理控制器3连接，红外热成像仪2通过控制电缆穿过前穿线孔11与数据处理控制器3连接。

安装箱6内设置有防投射孔堵塞吹尘系统；防投射孔堵塞吹尘系统包括吹风机13、升降油缸14、左导轨15、右导轨16、左滑块17、右滑块18、横管19和高压软管，左导轨15沿垂直方向固定设置在安装箱6的左侧面板内壁上，右导轨16沿垂直方向固定设置在安装箱6的右侧面板内壁上，左导轨15和右导轨16左右对称设置，左导轨15和右导轨16位于微波发射器9的后侧以及滤尘网12的前侧，左滑块17滑动连接在左导轨15上，右滑块18滑动连接在右导轨16上，横管19的两端分别与左滑块17和右滑块18固定连接，左滑块17和右滑块18分别封堵横管19的左端和右端，横管19的底部中间通过所述的高压软管与吹风机13的出风口连接，横管19的后侧沿轴线方向开设有一道槽孔，升降油缸14沿垂直方向设置，升降油缸14的缸体上部穿过安装箱6底部并与安装箱6底部密封连接，升降油缸14的活塞杆上端与横管19底部铰接，升降油缸14的缸体下端铰接在高度调节架5的下部。

本发明中的数据处理控制器3、微波发射器9、红外热成像仪2均为现有成熟技术，具体构造及原理不再赘述。

本发明的微波照射-红外线探测煤、矸的识别方法，包括以下步骤：

（1）、将高度调节架5固定安装到放顶煤液压支架4的底部后侧，数据处理控制器3设置在顶煤液压支架4上；

（2）、通过拧动连接螺栓8调节好微波发射装置1和红外热成像仪2的高度；

（3）、在放煤过程中，仅打开当前放煤口后方的微波发射器9及红外热成像仪2，其余微波发射器9和红外热成像仪2均不开启，在煤20和矸石21下落过程中，微波发射器9发射出的微波通过滤尘网12和投射孔10对顶煤液压支架4后方冒落的煤或者矸石进行照射，煤、矸石在微波照射下，能够吸收微波，引起材料内的极性分子剧烈运动摩擦产热，瞬时升高了煤20、矸石21温度，由于微波照射时间短，煤20、矸石21的升温范围可控制在较低范围内（升温范围在5℃以内）；与此同时，红外热成像仪2对微波照射后的煤20、矸石21的温度进行测定，红外热成像仪2探测的是放煤支架后方的物料一个面的温度，包含这个面的最大温度，最小温度，平均温度，以及探测面中心点的温度；红外热成像仪2并将探测的温度数值通过控制电缆传输到数据处理控制器3；

（4）、数据处理控制器3将实时监测的煤20、矸石21的经微波照射后的温度与标定的煤20、矸石21温度进行对比分析，进而判断出此时冒落的物料中煤20、矸含量比；根据判断结果，由数据处理控制器3对控制的放煤口的液压支架发出下一步的指令，实施继续放煤还是关闭放煤口。

在煤20和矸石21下落过程中，在滤尘网12的阻挡下，粉尘被阻挡到投射孔10内并附着在滤尘网12的后侧面；每隔一段时间，启动升降油缸14和吹风机13，升降油缸14驱动横管19沿左导轨15和右导轨16上下移动，同时吹风机13将高压风由高压软管吹到横管19内，并通过横管19后侧的槽孔向后吹到滤尘网12上，高压风通过滤尘网12将滤尘网12后侧面附着的粉尘和投射孔10处的粉尘吹掉，从而避免粉尘阻挡微波发射器9的微波发射。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

微波照射-红外线探测煤、矸的识别方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。