一、黄福泉简介:
黄福泉,1941年6月生,江苏靖江人,中国科学院紫金山天文台研究员、博士生导师,享受政府特殊津贴。1964年毕业于南京大学物理系无线电专业。曾任中国科学院紫金山天文台青海观测站总工程师、亚洲卫星通讯技术有限公司总工程师、中国电源学会理事、中国计算机学会专委会委员、南京市科协委员。现为南京紫淮矿用电子高科技有限公司董事长兼首席科学家。40年来共取得科技成果100余项,共获科技成果奖12项,其中国家二等奖一项,科学院一等奖二项,二等奖四项等。发表各种论文和学术报告50篇。为国内多个大中型工程设计各种技术方案500份。
在我国能源结构中煤炭占70%的比重,随着煤矿开采范围的扩大,瓦斯、突出、顶板、粉尘及地下水的治理任务越来越重。单以矿井地下水防治而言,虽然有地面物探、巷道电阻法测水等方法和手段,但均不能检测开釆工作面前方煤层中的煤层含水量,从而并不能从根本上解决煤矿釆煤过程中矿井地下水的预测预报问题。本文作者正在研究开发适用于煤矿井下的高科技电子产品:“煤层射电测水仪”,可以测出开釆工作面前方煤层中的地下水含量级别,这对防范煤矿地下水事故的发生具有十分重要的意义。
该仪器的主要用途是:
提前探测煤矿采掘工作面之前是否存在地下水异常区的水含量级别,并可测定地下水异常区的大体方位;
1、基于玻尔兹曼定律:理想黑体的玻尔兹曼辐射功率P=KT;
2、任何不处于绝对零度的物体均会发出玻尔兹曼辐射,煤和水也无例外。任何非理想黑体受其吸收系数σ影响其玻尔兹曼辐射功率P=σKT;
3、化学纯水是电的不良导体其电阻率相当高,实际生活中的水因含有多种物质却是电的良导体;煤是电的不良导体,但含水量高的煤却成了电的良导体;干燥的煤和水的吸收系数σ不一样,含水量不同的煤其吸收系数σ也不一样,通过探测不同区域煤层因含水量不一样而产生的玻尔兹曼辐射功率P=σKT的差异,再通过对水和干燥的煤定标就可以测出被测煤层的含水量级。
4、使用射电天文方法探测来自煤水混合体的玻尔兹曼辐射功率,采用一系列高新技术,使得一个站的所有设备均可以集成在一个0.01立方米的空间内,并具有极高的探测灵敏度及抗干扰性,并满足煤矿本安型设备要求。
5、化学纯水是电的不良导体其电阻率相当高,实际生活中的水因含有多种物质却是电的良导体;煤是电的不良导体,但含水量高的煤却成了电的良导体,其对电波穿透损耗很大,故本仪器只能測探头之前10~20米范围内煤层含水量级;
四、特点与可行性
1、宽带射电调制法测水
2、全功率总强度测水
3、地下水源方位探测
4、微电子、高抗干扰、高灵敏度射电天文接收技术
5、显示并存储
6、综合应用作者多项高科技成果
1、本系统自2010年9月开始醖酿,10月提出idea,12月成文,20 11
年春节后1个月内基本完成设计, 2011年5月完成桌面样机,9月研制成《RW-1
型煤层射电测水仪》,10月以后下井实测并改进,2012年3月召开鉴定会。
2、研制此系统工作量很大,按常规至少2年时间。为了尽快投入实用,
组成若干小组,由15个有技术经验、能独当一面的工程师以上人员全面铺开,争取在一年左右时间内完成任务。
1、予期成果:可实用于矿山的煤层射电测水仪。
2、社会效益:投入实用后可以予报矿井地下水险情,从而为保障煤矿工人的生命安全和矿井安全增加一种有效手段。
3、经济效益:全国有上千个高水情煤矿,以每个高水情煤矿采用5台、以每台15万元计,其市场达7.5亿元。
附注1:本仪器是作者正在申请的一项非职务发明专利。
附注2:作者已经研制成功《WRS-1A隔爆型煤层瓦斯射电频谱测向预警
仪》,并在淮南煤田作了几十次井下实测,可以10°的精度测出煤层或石门前方数十米处的瓦斯射电频谱和瓦斯射电稳态辐射,并可区分硬煤、软粉煤、岩石。已获得四项专利。
附注3:作者已经研制出手持式《石门瓦斯探测仪》,很快将进行井下实测,正在申请专利。
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