基于匹配法的不同种类煤和矸石发射率测量研究
作者
张锦旺1，2，3， 何庚1，2，3，韩星1，2，3，张珈鸣2
作者单位
1. 中国矿业大学（北京） 能源与矿业学院，北京 100083；2. 中国矿业大学（北京） 厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心，北京 100083；3. 中国矿业大学（北京） 放顶煤开采煤炭行业工程研究中心，北京 100083；4. 中国矿业大学（北京） 机械与电气工程学院，北京 100083
一
研究背景
煤和矸石的种类、表面纹理结构、变质和发育程度等因素都会对其发射率产生较为显著的影响，精准的发射率参数设置对红外热像仪测温及煤和矸石红外图像的识别至关重要。提出了一种基于匹配法的煤和矸石发射率测量方法，即采用表面热电偶与红外热像仪相结合的方式测量煤和矸石发射率。
二
研究方法
用密闭的电热炉对被测煤和矸石均匀加热，待稳定后用表面热电偶对被测煤和矸石的选定区域进行真实温度测定（标定为 t1），然后用红外热像仪对同一区域进行温度测定（标定为t2）。对红外热像仪的发射率进行调试，当t2=t1时，得出的发射率即被测煤和矸石在该温度下的真实发射率。
三
实验结果与分析
1）差异温度下，无烟煤和黑色砂岩的发射率大多呈现一定的差异性，且二者的发射率均随温度增加而逐渐降低。等温条件下，被测煤矸石表面越粗糙，其发射率越大，说明表面粗糙度是导致煤和矸石产生不同发射率的内在因素。
2）随着温度增加，不同种类煤矸石的发射率均呈下降趋势，且基本均呈幂函数关系。相同温度下，黑色页岩的发射率最低，无烟煤的发射率较其他3种砂岩的发射率低，由此推断粗糙的表面是影响发射率的主要内在因素。
3）煤和矸石的发射率-温度拟合函数的相关系数R2均在0.98以上，验证了采用匹配法对煤和矸石发射率测量的可行性。曲线拟合效果较好，能够对不同温度下的煤和矸石发射率进行合理预测。
4）采用反代法对煤和矸石发射率测量准确性进行验证。不同温度下实测值与理论值的误差率均小于3%，且误差率随发射率的增大而减小。
不同温度下无烟煤发射率验证
不同温度下灰色砂岩发射率验证
作者介绍
张锦旺，副教授，博士，中国矿业大学（北京）智能采矿工程系副主任，煤炭行业放顶煤开采工程研究中心总工程师，中国-土耳其厚煤层开采研究中心副主任，《工矿自动化》青年专家委员。入选中国科协青年人才托举工程、科技智库青年人才计划，获绿色矿山青年科技奖。主要从事厚煤层绿色智能开采方面的科研工作。主持国家自然科学基金项目2项，北京市自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题等7项。成果获山西省、教育部、中国煤炭工业协会等一等奖4项、二等奖10项。发表论文70余篇，授权国家发明专利24件，登记计算机软件著作权11件。
引用格式
张锦旺，何庚，韩星，等. 基于匹配法的不同种类煤和矸石发射率测量研究[J]. 工矿自动化，2024，50（9）：13-19, 27.
ZHANG Jinwang, HE Geng, HAN Xing, et al. Study on emissivity measurement of different types of coal and gangue using thematching method[J]. Journal of Mine Automation，2024，50（9）：13-19, 27.
