中文摘要：

由于煤矿井下环境的特殊性和复杂性，地面成熟的移动通信系统无法直接应用于煤矿井下通信。为构建新型矿井移动通信系统，促进煤矿安全生产，结合煤矿井下实际环境，进一步深入研究矿井无线传输理论和技术是必要而且迫切的。前人针对矩形、圆形等理想直巷道电磁波传播做了大量研究，对拱形、半圆拱形、梯形等异型截面巷道以及弯曲、分支等不规则巷道，采取近似、简化的方法，建立的模型比较简单，计算结果不够精确。本项目将引入射线密度归一化概念，改进经典射线光学法，建立不规则巷道电磁波传播模型，研究巷道弯曲、分支巷道电磁波信号衰减随传播频率、传播距离、截面尺寸、天线极化方式、弯曲巷道曲率半径等因素变化的特性以及不规则巷道无线信道特性；完善等效分析方法，利用圆形巷道或矩形巷道模型分析异型截面巷道电磁波传播特性。研究矿井不规则巷道电磁波传播特性，对促进矿井无线传输理论的发展，指导矿井移动通信系统的设计和研究具有十分重要的意义。

结论摘要：

针对矿井巷道电磁波传播的特殊性，本项目研究了巷道电磁波混合模型的分界点问题，运用等效分析法研究异型巷道电磁波传播特性。通过研究得到以下结论（1）巷道电磁波近场区采用自由空间模型、远场区采用波导模型，由此可以建立混合传播模型；（2）根据两种模型的场强值确定两种区域的分界点；（3）随巷道截面尺寸的增大和传播频率的增高，分界点与发射点之间的距离增大，分界点处波导模型所需考虑的模式增加；（4）结合不同截面形状巷道，定义了形状因子的概念；（5）巷道形状因子与巷道截面积的大小和电磁波的频率无关，与围岩电参数有关，随着围岩电参数的增大，巷道形状因子也增大；（6）矩形，椭圆形，拱形巷道中围岩介电常数相同时，电磁波水平极化衰减最小的形状因子也相同；（7）在面积和形状因子相同的情况下，拱形巷道电磁波的衰减最大，椭圆形巷道电磁波的衰减最小。上述研究成果对促进矿井无线传输理论的发展，指导矿井移动通信系统的设计有一定的意义。