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摘要
顶煤结构的准确探测是实现综放智能化开采的重要依据，然而我国煤层结构复杂且内部常含多层夹矸，易影响综放智能化开采的水平。为此，本文提出一种多频雷达融合的综放顶煤结构精准探测方法，可提高雷达天线探测深度内的浅部探测精度，同时对顶煤内部的结构信息进行解释。主要研究步骤如下：首先，对不同频率的雷达数据进行预处理和空间对齐，建立不同频率雷达数据之间的空间对应关系。其次，利用滑动窗口与小波变换加权融合方法对多频率雷达数据进行处理，根据窗口内各分段小波信号的能量占比确定各频率信号的时变权重值，并引入边缘检测算法来提高小波变换对雷达数据的融合效率，实现多频雷达数据有效融合。最后，根据煤-矸-岩的介电常数差异和电磁波传播的衰减特性，建立顶煤内部回波强度模型，并利用分层识别方法计算出顶煤内部煤-矸-岩之间的界面信息，进而反演出顶煤内部结构（包括顶煤厚度、夹矸厚度及层数、夹矸层间距等）。试验结果表明所提出方法能有效的将不同频率雷达数据进行融合，并能有效的探测出顶煤内部结构特征，且顶煤厚度、夹矸厚度和夹矸层间距的探测误差均小于10%，实现顶煤结构精准探测，为综放智能化开采提供理论技术支撑。
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单位中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 机电工程学院
