成凌飞， 李 俊， 史亚军， 李飞腾， 杨 蒙

(1.河南理工大学 物理与电子信息学院，河南 焦作 454000;2.河南理工大学 电气工程与自动化学院，河南 焦作 454000)

在我国，煤炭占我国化石能源资源总量的90%以上，是稳定、经济、自主保障程度最高的能源。由于受到地质条件等各种因素的限制，煤炭开采主要以井下为主。矿井内巷道狭窄、环境复杂、纵横交错、形状不同、长短不一，其长度可达十几到几百公里，矿井巷道中电磁波的传播空间有限[1]。由于地面上的电磁波传播空间广阔，而电磁波在这种封闭空间内传播频率受到极大的限制，所以地面上的无线通信理论不能直接运用到矿井通信中。巷道截面的形状和尺寸大小对电磁波的传播都有很大的影响。

为了实现矿井巷道中无线通信，早在20个世纪五六十年代国外一些先进国家就开始对电磁波在巷道中传播的性质进行了研究。国内外大量的研究文献表明矿井巷道内电磁波传播特性的影响包括：巷道横截面积、巷道形状、传播频率、围岩介电常数和天线极化方式等。美国学者Emslie[2-4]在多波模理论和波导模型的基础上推导分析了非理想导电壁矩形巷道中电磁波衰减的近似解，给出了最低次水平极化和垂直极化模式的衰减率表达式，并验证了不同频段中的电磁波传输衰减率。Dudley等[5-6]研究了利用曲面分为多面组合，运用射线追踪法模拟直拱形巷道无线电波传播。国内的孙继平等[7]研究了金属支护立柱在矩形巷道中对电磁波的影响。……