矿井巷道壁温湿度对电磁波传播特性的影响

摘要

在煤矿井下采用无线通信系统是现代化煤矿生产中的重要环节之一，矿井移动通信系统能够协助预防、处理各种突发性事故，保障煤矿工人的安全和煤矿安全高效的生产，因此对矿井无线传输进行理论研究具有十分重要的理论意义和实用价值。本文在前人研究的基础上，针对矿井巷道中温度、湿度的变化对巷道围岩电参数的影响，采用Matlab进行模拟仿真，通过分析比较，得出温度和湿度对巷道电磁波传播具有一定的影响。
　　本文首先系统地介绍了圆形巷道和矩形巷道中的电磁波的传播的模型，并且研究了巷道围岩电参数对电磁波传播的影响。其次研究了温湿度对巷道煤层的电参数的影响，研究结果表明：在所研究的温度和湿度的变化范围内，煤样电导率和相对介电常数都随着温度的升高而降低，而煤样的电导率和相对介电常数则随着湿度的增加而增大。
　　接着主要研究了温度、湿度对电磁波传播的影响。通过对巷道温度的研究，得出如下结论：随着温度的升高，岩石电导率逐渐增大，而在圆形巷道和矩形巷道中，随着温度的升高，电磁波的衰减几乎不发生变化。通过对巷道壁湿度的研究，得出如下结论：在矿井移动通信的频率范围内，湿度对介电常数影响不大，进而湿度对电磁波的衰减影响不大；影响围岩电导率的因素主要是围岩湿度和围岩中矿井水的电导率，当矿井水电导率较低时，湿度对电磁波传播的影响很小(可忽略)；当矿井水电导率较高时，随着湿度的增加，其对电磁波衰减的影响随之增加。
　　本文的创新性主要体现在，建立了含水岩石电导率与湿度之间的变化关系，分析了围岩湿度对电导率和相对介电常数的影响，在圆形巷道和矩形巷道中，分析了湿度以及矿井水电导率变化对电磁波传播的影响。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3 目前存在的问题

1.4 本文的主要内容

2 巷道电磁波的传播理论

2.1 巷道电磁波传播模型

2.2 巷道围岩电参数对电磁波传播的影响

2.3 本章小结

3 温湿度对煤的电参数的影响

3.1 煤的介电特性的研究现状

3.2 温湿度对煤的电导率的影响

3.3 温湿度对煤粉的介电常数的影响

3.4 本章小结

4 巷道壁温度对电磁波传播的影响

4.1 矿井巷道中的高温环境

4.2 巷道壁温度对围岩电参数及电磁波的影响

4.3 本章小结

5 巷道壁湿度对电磁波传播的影响

5.1 巷道壁湿度对介电常数的影响

5.2 巷道壁湿度对电导率的影响

5.3 矿井水电导率对电磁波传播的影响

5.4 本章小结

6 结论及展望

6.1 主要工作与结论

6.2 研究的局限性与展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集