粉尘环境下典型煤岩近红外光谱特征及识别方法研究

• 作者: 向阳 吕渊博 周悦 杨恩 王世博 王赛亚 葛世荣
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 关键词: 煤岩识别 典型煤岩 近红外光谱 粉尘环境
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 页码范围: 3430-3437
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)11-00-08

摘要

针对煤矿井下近红外煤岩识别中所存在的粉尘问题,采用无烟煤与抑爆剂9:1混合的混合物模拟煤矿井下粉尘环境,构建了粉尘环境煤岩光谱识别实验装置.为了研究粉尘环境对典型煤岩近红外光谱的影响,从全国各地收集了页岩、砂岩、灰岩3类岩石样本及无烟煤、烟煤、褐煤3类煤类样本的原位典型煤岩试样23个,采集无粉尘情况下的23个煤岩样本表面近红外波段1000-2500nm的反射光谱作为实验标准数据库,分别从实验标准样本库中3类典型煤样本与3类典型岩样本中随机选择1个样本作为实验样本,分别采集测试样本在600,1000,1500和3000 m g·m-3粉尘浓度下的近红外波段的反射光谱数据,结果显示:粉尘的加入导致1000～1200 nm波段与2400～2500 nm波段的光谱图像信噪比降低;随着粉尘浓度的增加,粉尘中的无烟煤的不透明物质使得实验样本中的特征吸收谷减弱;采用光谱角度匹配SAM以及皮尔逊相关系数对试样和标准样本库进行相关性分析,无烟煤类样本、烟煤类样本、砂岩类样本、灰岩类样本在光谱角度匹配SAM匹配模型下有着较高的匹配度,匹配度在各个粉尘浓度下均处于0.9以上;相关系数匹配模型匹配度受粉尘的影响剧烈,平均相关系数为0.73;实验标准数据库及实验样本经SG卷积和SNV标准正态预处理后,预处理后的样本数据库与实验样本光谱角度匹配SAM匹配模型匹配度无明显变化,相关系数匹配模型匹配度显著提升,平均相关系数为0.78;除褐煤2号外,所有的样本光谱相关系数平均提升0.13,无烟煤2号样本各个浓度平均相关系数提升76.3％,而样本12褐煤2号的光谱相关系数经光谱预处理降低.建立光谱角度匹配SAM以及皮尔逊相关系数煤岩识别模型,二值化煤岩样本,煤为"0"岩为"1",通过两种识别模型对不同浓度下的6个实验样本进行煤岩识别,光谱角度匹配SAM的识别准确率P为100％,识别时间为8 ms,皮尔逊相关系数的识别准确率P为87.5％,识别时间为852 ms.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	葛世荣		216	3667	33.0	51.0
2	王世博		43	308	10.0	16.0
3	周悦		7	1	1.0	1.0
4	向阳		7	2	1.0	1.0
5	杨恩		7	5	2.0	2.0
6	王赛亚		4	0	0.0	0.0
7	吕渊博		5	0	0.0	0.0