用于煤矸识别的振动传感器设计

曹贯强¹，尉瑞²，孟祥涛¹，赵文生¹，刘清¹

1. 北京天地玛珂电液控制系统有限公司2. 中煤华晋集团有限公司王家岭矿

摘 要：目前自动化放顶煤开采煤矸识别技术中,伽马射线成本太高且对人体有害;红外技术受环境温度影响较大;雷达探测在煤层较厚时信号衰减严重;声音技术成本低、难度小,但受外界声音信号干扰严重;图像技术在煤矸颜色差别大时有效,但受粉尘、光线因素影响较大;振动技术具有声音技术的优点,同时又可以避免环境噪声干扰,具有较高的检测精度。顶煤和矸石的性能有所不同,落到液压支架尾梁上时产生的振动信号也表现出不同的特征。针对该特征,设计了一种振动传感器,该传感器安装在液压支架尾梁的腹板处,对顶煤或矸石砸到液压支架上产生的振动信号进行感知,通过信号处理和分析辨识出放煤过程中的煤块和矸石。该传感器利用加速度计采集尾梁振动信号,并对采集数据进行前端滤波处理;利用傅里叶变换对数据进行功率谱分析,得到单位时间内的最大振动频率、幅值及功率谱能量。实验室测试结果表明,该传感器测量误差在1%以内。井下测试结果表明,振动传感器采集的信号大部分是煤块落下时的振动信号,其频率范围为100～200Hz,而矸石落下时的振动信号频率在200 Hz以上,根据振动信号特征能够识别出顶煤和矸石。

关键词：综采放顶煤;煤矸识别;振动传感器;振动频率;加速度计;