[发明专利]一种基于γ射线的煤矸识别的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于γ射线的煤矸识别方法，尤其适用于实时监测煤矸流的煤矸混合度。

背景技术

综采放顶煤开采技术是实现厚及特厚煤层高效集约化生产的最有效的方法之一，且放煤工艺是综放开采的核心。综放工作面自动化的关键不再是传统综采面的采煤机自动调高控制，而是液压支架的电液控制，尤其是放煤的电液自动控制。随着综放工作面产量和自动化水平的提高，人工目测判断顶煤放落程度、手动控制放煤口起闭劳动强度高，工作环境差，已不再适用电液放顶煤支架操作需要。故需要一种能够实现自动放煤的技术，提高综放工作面自动化程度。由于综采放顶煤自动放煤的关键在于煤矸识别，所以测量煤矸混合物中的矸石量的技术的研发对于放顶煤工作面实现自动化放顶煤具有重要的意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种准确度高、安全可靠、效果好的基于γ射线的煤矸识别方法。

技术方案：本发明的基于γ射线的煤矸识别方法，包括采用由低能γ射线镅241和中能γ射线铯137组成的双能γ射线放射源，煤矸识别步骤如下：

a．将双能γ射线放射源和γ射线探头分别安装在刮板输送机溜槽的两侧，在液压支架内的立柱上设置接收γ射线探头信号的数据分析仪，数据分析仪与控制放煤窗口的电液控制阀组相连； 

b．依据矿井综放工作面的支架围岩关系及煤质要求确定顶煤的放出情况，设定放煤口煤矸流中矸石率的阀值大小；

c.当刮板输送机上的煤矸混合物经过双能γ射线放射源时，双能γ射线放射源发射的射线经过煤矸混合物后，被γ射线探头接收，γ射线探头将接收到射线衰减特征信息传输到数据分析仪，数据分析仪根据编设好的程序将射线衰减特征信息进行处理，计算出当前煤矸混合物中的矸石率，并将结果与设定的矸石率阈值比较；

d．当测得的煤矸混合物中矸石率达到或超过设定的矸石率阈值时，数据分析仪向电液控制阀组发出关闭放煤窗口的指令，停止放煤。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明采用的双能γ射线通过混合体层时，其衰减程度不仅与混合体的堆密度及刮板输送机上混合体的重量有关，而且还与混合体的混合度有关；而中能γ射线铯137通过混合体层时，它的衰减程度与混合体的混合度无关，只与混合体的堆密度及传送带上混合体的重量有关。本发明根据混合体的混合度大小不受刮板输送机上混合体的堆密度、混合体的厚度、混合体的均匀度等因素的影响，采取双能γ射线进行含矸量测量，计算出煤矸混合流中的矸石率，简单有效地实现了煤矸的自动识别，大大提高了煤矿的综合机械化放顶煤自动化开采，提高了综放开采顶煤的采出率，可减员增效，改善煤矿工人的恶劣的工作环境。对于提高煤炭资源的采出率，实现煤矿安全高效自动化开采具有重要的意义。其方法简便、准确度高、安全可靠、使用效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明用于放顶煤实例示意图。

图中：1-煤层，2-岩层，3-矸石，4-采煤机，5-液压支架，6-刮板输送机，7-双能γ射线放射源，8-γ射线探头，9-数据分析仪，10-电液控制阀组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，在放顶煤开采过程中，岩层2下方为煤层1，通过采煤机4割煤层1的底煤，并用液压支架5支撑顶煤，随着采煤工作的进行，部分岩层2破碎为矸石3，在液压支架5的后方，通过放煤口将顶煤放出，落在刮板输送机6上，由于在放煤的过程中，煤炭中会夹部分矸石3，在采煤过程中须控制矸石3的含量。本发明基于煤与矸石成分的不同，采用由低能γ射线镅241和中能γ射线铯137组成的双能γ射线放射源7，双能γ射线放射源7发射的射线经过煤矸混合物后，由于双能γ射线放射源7中的低能γ射线镅241和中能γ射线铯137的衰减情况不同，双能γ射线穿透煤矸混合物时，低能γ射线镅241的衰减程度只与煤矸混合物的煤矸混合度、厚度、堆密度等有关，而中能γ射线铯137的衰减程度只与混合物的堆密度及混合物的重量有关，根据双能γ射线通过煤矸混合物的衰减情况计算出煤矸混合物中的矸石率，进而实现液压支架的放煤自动控制，具体步骤如下：

a. 将双能γ射线放射源7和γ射线探头8分别安装在刮板输送机6溜槽的两侧，使双能γ射线放射源7对准γ射线探头8，每架放顶煤支架均设有一个射线源7和一个与其相对应的γ射线探头8；在液压支架5内的立柱上设置接收γ射线探头8信号的数据分析仪9，数据分析仪9与控制放煤窗口的电液控制阀组10相连；