煤层采动底板变形破坏过程多参数精细感知方法研究

煤层采动过程中,通过测试参数感知底板变形破坏过程是采场地质保障的有效方式。利用有限差分法构建煤层采动底板破坏数值模型,获取塑性区的分布和演化特征,结果显示底板破坏深度为21 m。在煤层底板钻孔中植入电缆和分布式光纤,通过对电极电流值和光纤应变的连续采集,获得采动效应下的特征参数图谱,进一步分析底板的变形破坏程度。结果表明:电极电流的初始值在40 mA以上。随着工作面的推进电流值轻微升高,当工作面推进到孔口附近时,电流降到1 mA以下,岩层破坏;光纤测试方面,随着工作面的推进光纤应变不断增大,当工作面靠近孔口时,光纤应变峰值为8.589×10^(−3),之后岩层破裂,能量释放,光纤应变回弹。电极电流和光纤应变参数图谱显示底板的变形破坏过程分为4个阶段,分别为无影响阶段、微影响阶段、显著影响阶段和破坏阶段。监测数据对底板变形破坏过程起到了良好表征作用,但存在一定差异,具体表现在超前应力和破裂伊始的感知上,电极电流的响应要略早于光纤应变。电极电流的结果显示底板破坏深度为20.8 m,光纤应变的结果显示底板破坏深度为21.0 m。构建电极电流值和应变值的核密度图,对于底板浅部的监测点,数据点离散程度较大;而埋深较大的监测点受动效应影响较小,回采过程中数据点分布较为集中,离散程度较小。通过多测试参数联合感知,实现煤层采动底板变形破坏过程的精细表征和评价。

基于微带天线的粮食水分含量检测研究

粮食含水量在作物生产、交通运输和谷仓存储等环节中均为重要的检测参量。微波能穿透被检测对象,与其内部水分子相互作用,将水分含量转换为散射参数的变化,从而测定材料中的水分含量。本文以大米作为检测对象,设计并加工了一款微带贴片式天线,实现了非接触、实时、高精度的含水量检测。采用接触与非接触两种检测方式,研究了大米含水量、体密度、检测高度与谐振频率、回波损耗、相位的关系。所提出的微带天线的检测灵敏度按谐振频率、回波损耗、相位表征分别为600 kHz/%、0.149 dB/%和1100 kHz/%,检测最小平均相对误差分别为0.026%、0.083%和0.028%,表明该微带天线在粮食含水量检测方面具有特殊的优势,为粮食储存和运输过程中的含水量实时检测提供了重要参考。