專利名稱：一種基于γ射線的煤矸識別的方法
技術領域：
本發明涉及一種基于Y射線的煤矸識別方法，尤其適用于實時監測煤矸流的煤矸混合度。
背景技術：
綜采放頂煤開采技術是實現厚及特厚煤層高效集約化生產的最有效的方法之一，且放煤工藝是綜放開采的核心。綜放工作面自動化的關鍵不再是傳統綜采面的采煤機自動調高控制，而是液壓支架的電液控制，尤其是放煤的電液自動控制。隨著綜放工作面產量和自動化水平的提高，人工目測判斷頂煤放落程度、手動控制放煤口起閉勞動強度高，工作環境差，已不再適用電液放頂煤支架操作需要。故需要一種能夠實現自動放煤的技術，提高綜放工作面自動化程度。由于綜采放頂煤自動放煤的關鍵在于煤矸識別，所以測量煤矸混合物中的矸石量的技術的研發對于放頂煤工作面實現自動化放頂煤具有重要的意義。
發明內容
技術問題本發明的目的是針對已有技術中存在的問題，提供一種準確度高、安全可靠、效果好的基于Y射線的煤矸識別方法。技術方案本發明的基于Y射線的煤矸識別方法，包括采用由低能Y射線镅241和中能Y射線銫137組成的雙能Y射線放射源，煤矸識別步驟如下
a.將雙能Y射線放射源和Y射線探頭分別安裝在刮板輸送機溜槽的兩側，在液壓支架內的立柱上設置接收Y射線探頭信號的數據分析儀，數據分析儀與控制放煤窗口的電液控制閥組相連；
b.依據礦井綜放工作面的支架圍巖關系及煤質要求確定頂煤的放出情況，設定放煤口煤矸流中矸石率的閥值大小；
c.當刮板輸送機上的煤矸混合物經過雙能Y射線放射源時，雙能Y射線放射源發射的射線經過煤矸混合物后，被Y射線探頭接收，Y射線探頭將接收到射線衰減特征信息傳輸到數據分析儀，數據分析儀根據編設好的程序將射線衰減特征信息進行處理，計算出當前煤矸混合物中的矸石率，并將結果與設定的矸石率閾值比較；
d.當測得的煤矸混合物中矸石率達到或超過設定的矸石率閾值時，數據分析儀向電液控制閥組發出關閉放煤窗口的指令，停止放煤。有益效果由于采用了上述技術方案，本發明采用的雙能Y射線通過混合體層時，其衰減程度不僅與混合體的堆密度及刮板輸送機上混合體的重量有關，而且還與混合體的混合度有關；而中能Y射線銫137通過混合體層時，它的衰減程度與混合體的混合度無關，只與混合體的堆密度及傳送帶上混合體的重量有關。本發明根據混合體的混合度大小不受刮板輸送機上混合體的堆密度、混合體的厚度、混合體的均勻度等因素的影響，采取雙能Y射線進行含矸量測量，計算出煤矸混合流中的矸石率，簡單有效地實現了煤矸的自動識別，大大提高了煤礦的綜合機械化放頂煤自動化開采，提高了綜放開采頂煤的采出率，、可減員增效，改善煤礦工人的惡劣的工作環境。對于提高煤炭資源的采出率，實現煤礦安全高效自動化開采具有重要的意義。其方法簡便、準確度高、安全可靠、使用效果好，具有廣泛的實用性。
圖I是本發明用于放頂煤實例示意圖。圖中1_煤層,2-巖層,3-砰石,4-米煤機,5-液壓支架,6-刮板輸送機,7-雙能Y射線放射源，8-Y射線探頭，9-數據分析儀，10-電液控制閥組。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述
如圖I所示，在放頂煤開采過程中，巖層2下方為煤層I，通過采煤機4割煤層I的底煤，并用液壓支架5支撐頂煤，隨著采煤工作的進行，部分巖層2破碎為矸石3，在液壓支架5的后方，通過放煤口將頂煤放出，落在刮板輸送機6上，由于在放煤的過程中，煤炭中會夾部分矸石3，在采煤過程中須控制矸石3的含量。本發明基于煤與矸石成分的不同，采用由低能Y射線镅241和中能Y射線銫137組成的雙能Y射線放射源7，雙能Y射線放射源7發射的射線經過煤矸混合物后，由于雙能Y射線放射源7中的低能Y射線镅241和中能Y射線銫137的衰減情況不同，雙能Y射線穿透煤矸混合物時，低能Y射線镅241的衰減程度只與煤矸混合物的煤矸混合度、厚度、堆密度等有關，而中能Y射線銫137的衰減程度只與混合物的堆密度及混合物的重量有關，根據雙能Y射線通過煤矸混合物的衰減情況計算出煤矸混合物中的矸石率，進而實現液壓支架的放煤自動控制，具體步驟如下
a.將雙能Y射線放射源7和Y射線探頭8分別安裝在刮板輸送機6溜槽的兩側，使雙能Y射線放射源7對準Y射線探頭8，每架放頂煤支架均設有一個射線源7和一個與其相對應的Y射線探頭8 ;在液壓支架5內的立柱上設置接收Y射線探頭8信號的數據分析儀9，數據分析儀9與控制放煤窗口的電液控制閥組10相連；
b.依據礦井綜放工作面的支架圍巖關系及煤質要求確定頂煤的放出情況，設定放煤口煤矸流中矸石率的閥值大小；比如根據煤礦的具體情況，要求煤中的矸石量比較少，那么據此要求在刮板輸送機上的煤矸混合物中的矸石率的閾值為15% ；
c.當煤矸放出時，刮板輸送機6上的煤矸混合物經過雙能Y射線放射源7，雙能Y射線放射源7發射的射線經過刮板輸送機6上的煤矸混合物后，被Y射線探頭8接收，y射線探頭8將接收到的射線衰減特征信息傳輸到數據分析儀9，數據分析儀9根據編設好的程序將射線衰減特征信息進行處理，計算出當前煤矸混合物中的矸石率。d.數據分析儀9將測定的矸石率與設定的閾值比較；當測得的煤矸混合物中矸石率達到或超過設定的矸石率閾值時，數據分析儀9向電液控制閥組10發出關閉放煤窗口的指令，停止放煤；
e、待進行下一采煤循環的放煤時，重復上述過程，完成整個采煤工作面放煤的自動控制。
權利要求
1.一種基于Y射線的煤矸識別方法，包括采用由低能Y射線镅241和中能Y射線銫137組成的雙能Y射線放射源，其特征在于 a.將雙能Y射線放射源(7)和Y射線探頭(8)分別安裝在刮板輸送機(6)溜槽的兩偵牝在液壓支架(5)內的立柱上設置接收Y射線探頭(8)信號的數據分析儀(9)，數據分析儀與控制放煤窗口的電液控制閥組(10)相連； b.依據礦井綜放工作面的支架圍巖關系及煤質要求確定頂煤的放出情況，設定放煤口煤矸流中矸石率的閥值大小； c.當刮板輸送機(6)上的煤矸混合物經過雙能Y射線放射源(7)時，雙能Y射線放射源(7)發射的射線經過煤矸混合物后，被Y射線探頭(8)接收，Y射線探頭(8)將接收到射線衰減特征信息傳輸到數據分析儀(9)，數據分析儀(9)根據編設好的程序將射線衰減特征信息進行處理，計算出當前煤矸混合物中的矸石率，并將結果與設定的矸石率閾值比較； d.當測得的煤矸混合物中矸石率達到或超過設定的矸石率閾值時，數據分析儀(9)向電液控制閥組(10)發出關閉放煤窗口的指令，停止放煤。
全文摘要
一種基于γ射線的煤矸識別方法，采用由低能γ射線镅241和中能γ射線銫137組成的雙能γ射線，由于雙能γ射線穿透煤矸混合物時，低能镅射線的衰減程度只與煤矸混合物的煤矸混合度、厚度、堆密度等有關，而中能γ射線銫的衰減程度只與混合物的堆密度及混合物的重量有關。根據兩種射線衰減程度計算出煤矸混合物的矸石率。在放頂煤支架后部刮板輸送機的溜槽兩側分別安裝雙能γ射線放射源和γ射線探頭，數據分析儀根據探頭探測γ射線強度信息計算出煤矸混合物中矸石率，并與設定的矸石率閾值進行比較，達到或超過設定的矸石率閾值時，通過電液控制系統關閉放煤窗口，停止放煤，實現放煤量的自動控制。
文檔編號G01N23/02GK102636502SQ201210131248
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者劉長友, 劉長郄, 衛建清, 康慶濤, 張寧波, 王飛龍, 魯巖 申請人:中國礦業大學