基于单纯形-最短路径射线追踪的微震震源混合定位算法

震源定位精度是评价微震监测效果的最重要指标。最短路径射线追踪法是一种求解复杂速度模型下地震波走时场及检源路径的算法,是一种重要的地震波走时正演方法。本文将该方法引入到矿山微震监测领域,与基于平均速度模型的常规单纯形定位方法相结合,建立了单纯形-最短路径射线追踪混合定位算法。首先采用最短路径射线追踪方法,计算观测系统中每个检波点到潜在震源点的反向射线路径及走时;然后基于均匀速度模型,采用单纯形算法计算得到一个初始解;最后在初始解的一个小区间内,计算各节点"走时-到时"差之和,取求和值最小值对应的节点作为震源点。层状速度模型和空区速度模型正演模拟实验表明,最短路径射线追踪方法计算得到的检源路径符合地震波传播基本规律。基于神东某矿31101工作面坚硬顶板压裂案例,以标定炮为参考,新方法定位误差4.35m,常规单纯形方法定位误差为19.63m;该方法可为层状及含空区等复杂地层微震监测等提供重要的理论支撑和技术支撑。     

微地震事件定位中地震波走时计算研究

在微地震事件的定位中地震波到时读数的准确性对定位效率和精度起着至关重要的作用。本文主要任务是建立速度结构模型,利用Visual C++实现计算从震源到台站的走时,并且利用OpenGL强大的绘图功能把三维射线路径在模型中表现出来;把计算出的走时与观测走时进行残差的最小二乘法求解,从而对震源参数进行修正,并评价定位效果。     

采动过程中微地震定位方法研究

对当前微地震的主要定位方法包括P波定位法、地震波射线法、P波射线传播方向交汇点法等推导的定位公式进行了对比分析,总结了各自优缺点及适用条件。同时在实验室利用预制的混凝土模型,模拟矿山监测环境,采用P波定位法对其模拟定位,定位结果与实际情况进行比较,破裂位置基本吻合(定位精度±1m),表明微地震技术能满足采矿工程中的应用条件。     

采动过程中微地震定位方法研究

对当前微地震的主要定位方法包括P波定位法、地震波射线法、P波射线传播方向交汇点法等推导的定位公式进行了对比分析,总结了各自优缺点及适用条件。同时在实验室利用预制的混凝土模型,模拟矿山监测环境,采用P波定位法对其模拟定位,定位结果与实际情况进行比较,破裂位置基本吻合(定位精度±1m),表明微地震技术能满足采矿工程中的应用条件。     

矿山微地震事件定位的三维射线追踪算法

基于射线追踪理论,研究了在VisualC++和OpenGL中实现三维射线追踪可视化的方法和步骤,并通过数值模拟演示了三维射线追踪相对于二维射线追踪的优越性和所编程序在射线追踪正演计算中的应用。     

矿山微地震事件定位的三维射线追踪算法

基于射线追踪理论,研究了在Visual C++和OpenGL中实现三维射线追踪可视化的方法和步骤,并通过数值模拟演示了三维射线追踪相对于二维射线追踪的优越性和所编程序在射线追踪正演计算中的应用。     

基于逐步迭代和中垂线点搜索的三维射线追踪算法

在对压裂诱发微地震或天然微地震监测领域中,以地震射线追踪为主的正演环节直接影响震源定位质量以及计算效率。针对微地震监测特点,基于逐步迭代和中垂线点搜索法提出了一种新的三维追踪算法。该方法具有独特的灵活性与高效性。     

基于层状波速模型的矿山微震定位方法

针对矿山微震定位精度不高的问题,提出采用层状波速模型来代替传统均匀波速模型。采用试射法射线追踪技术来计算微震波在介质中的传播路径,在此基础上,研究了层状波速模型中Geiger定位方法,提出了层状波速模型中Geiger法精确定位的算法流程。通过MATLAB编程,实现了该定位算法,并且数值测试了该定位算法的准确性。数值测试结果表明:不考虑噪声影响到时拾取精度的情况下,新算法的定位精度在1m以内;考虑噪声影响的情况下,新算法的定位误差为9.3m,而采用传统均匀波速模型的定位误差达到28.71m,远远大于新算法的误差。最后,将新算法应用在冬瓜山铜矿,通过对16个微震事件的定位分析,新算法的定位效果优于传统的定位方法,事件位置更加集中。     

煤矿井下水力压裂裂缝监测技术研究

针对煤矿井下水力压裂裂缝扩展规律及增透范围不明确的问题,提出了在压裂过程中实施微地震监测技术。分析了煤矿井下水力压裂微震监测震源定位原理,建立煤岩体破裂的走时方程。进行了水力压裂过程中煤岩体破裂激发能量正演计算,证明选用的YTZ3微震监测系统满足要求,并确定了微震监测流程。随着注入水压力的增加,微震数量明显增加,最大振动能量明显增加,微震信号的初至时距关系及能量关系基本一致。     

基于微地震监测技术的岩体失稳研究及其进展

主要叙述了国内外微地震监测技术在定位方法和技术以及工程应用等方面的发展概况，重点介绍了微地震监测技术在矿山深部开采中的工程应用及其新进展。提出了开发精度能满足矿山岩体破裂精确定位要求的快速微地震定位方法，对采动过程中岩层和煤层的三维破裂进行动态跟踪监测，对微地震事件与矿山灾害关系进行系统研究，探求岩体破裂场与采动应力场的内在规律，以解决如冲击地压、煤与瓦斯突出等矿山动力灾害的预测预报问题将是今后微地震监测技术能很好的解释和处理采矿领域问题的关键及研究重点，并介绍了这些方面的最新研究成果。     

工作面过褶曲时微震活动规律研究

在煤矿的地质灾害构造中,褶曲构造是常常出现的,它是岩层在水平应力挤压下形成的,在高应力状态下褶曲内部聚集了大量的弹性能,当工作面过褶曲时,破坏了褶曲内部原来的应力状态,这必然导致矿震的发生。冲击矿压和矿山震动总是相伴而生,作为一种区域、实时、动态监测手段,微震监测技术用于预测预报冲击矿压等地质灾害乃至防灾减灾完全可行。结合山寨矿微震系统监测到的矿震数据,通过对褶曲的力学分析和对波形的时谱分析,研究了工作面在过褶曲时的矿震活动规律。     

深井多煤层联合开采微震类型分析

针对平煤股份十一矿在进入深部开采期间多次发生强矿震的问题,根据SOS微震监测系统监测数据,应用地球物理学、地震学和岩石力学的理论与技术,研究微震事件震源物理、波动物理场、时空序列规律和时间域与空间域分布特征及其与采矿活动的关系,总结了十一矿微震活动规律,确定了4种矿震类型和原因,为防治冲击地压危险明确了方向.     

深井厚煤层冲击地压综合预警技术研究

针对大采深厚煤层条件下冲击地压的监测预报难题,以千秋煤矿为例,提出了基于电磁辐射和微震的冲击地压综合监测预警方案,并对冲击事件前微震反常的原因进行了初步探讨。发现冲击地压发生前电磁强度基本呈逐渐上升趋势;微震频次和日总能量在冲击发生前逐渐减小,在冲击发生时频次和日总能量达到峰值;认为冲击事件前微震反常现象是煤岩体应力转移和塑性变形所致。综合利用电磁辐射和微震的这种特征规律可显著提高大采深厚煤层矿井的冲击地压预警准确率。     

冬瓜山矿山地震活动的时间分布规律研究

矿山地震是由于人工开采活动引起的地震,有关岩爆倾向的硬岩金属矿山方面的矿震研究却很少.以冬瓜山微震监测数据为基础,分别从矿震事件数、震级大小以及定量地震参数时间分布进行了研究,得出了矿震的每时、每天分布特征、震级大小以及累积体积和累积矿震能量的时间分布特征,为金属矿矿震监测和控制提供了参考.     

强冲击大采高工作面关键层周期破断规律研究

为探究强冲击大采高工作面关键层周期破断规律,以内蒙古鄂尔多斯母杜柴登矿井30202工作面为例,采用即时加载带理论对上覆岩层进行了划分,在进行了钻孔揭露覆岩层位分析后,理论计算了坚硬砂岩组覆岩周期破断步距,结合微震监测数据分析了影响工作面冲击危险的关键层位。研究结果表明30202工作面上覆岩层中,中高位顶板周期破断对工作面冲击危险存在重要影响,中高位顶板周期性破断期间大能量事件频发,须做好工作面周期来压期间冲击地压防治安全技术措施。     

关键层运动诱发矿震的SOS微震监测分析

为有效预防深部矿井综放工作面矿震事故的发生,采用SOS微震监测系统并结合数值模拟的手段对东滩煤矿1305工作面关键层运动诱发矿震活动进行研究。结果表明,可以依据微震事件的空间分布对关键层进行划分;开采1305工作面3#煤层引起关键层砂岩的破裂,其破裂过程诱导震源点先是在老顶积聚,后逐渐向上方岩层发展,等到开采后又再次降低到老顶附近;砂岩层对下部岩体的突然加载,将为冲击地压的发生创造必要的应力条件;冲击地压显现地点不一定就是矿震震源发生地点;矿震震源点集中分布在关键层垂直应力增高区附近。     

微震监测技术在矿井水害防治中的研究进展

微震监测技术在矿井水害防治和预测预报中,已成为不可或缺的一种技术手段,对于确保矿山安全生产发挥了重要作用。微震监测技术作为一种间接、无损、实时、连续的地球物理方法,已经被写入《煤矿防治水细则》（2018版）。首先阐述了微震监测技术在矿井水害防治中的应用原理;然后讨论了微震探查地下水强径流带、导水通道（裂隙、断层和陷落柱）、突水通道、浆液扩散过程和采空区未知水体突水的可行性及预测预报规律,通过将人工扰动（如井下钻孔放水、注浆、采掘等）过程中产生的微震事件与音频电透视、瞬变电磁、应力场、瓦斯监测、钻屑量、声电磁、渗流、岩石损伤等场理论进行多场耦合分析和相互验证,分析了对矿井水害进行主动监测和预测预报的可行性;最后对现阶段微震监测技术在矿井水害防治方面的优势和局限性进行了分析,认为科学布置监测网络,优化定位算法,准确分析煤、岩、水活动规律,实现多场耦合,研究煤岩体微震活动性前兆规律,是微震监测技术在矿井水害防治领域的应用研究趋势。     

分形计盒维数的微震波初至自动识别

微震波初至到时的自动拾取是实现微震震源定位的技术难点,也是微震监测数据处理的关键技术之一。在分形原理和计盒维数的基础上,建立了分形计盒维数模型,对不同类型的微震波初至到时的计盒维数特征进行分析和描述,并针对不同微震波时间序列进行分析和研究,提出了分形计盒维数自动识别微震波初至到时的具体方法,利用分形盒维数法对具有不同噪声信号的微震波初至到时进行了研究,提高了自动拾取结果的准确性。研究结果表明,典型的信噪比高的微震波,到时自动拾取的结果与手工拾取的结果基本一致;信噪比低和到时点不清晰的微震波自动拾取必须先经过小波分析后应用计盒维数法来识别。     

煤矿井下基于射线跟踪法的信道建模研究

煤矿井下环境复杂,影响电磁波传播的因素较多,本文采用射线跟踪法对煤矿井下的信道模型进行研究。首先,假设井下传输环境为空直巷道,分析电磁波波模理论并运用镜像法建立矿井无线信道模型;其次,将场景因素造成的损耗用公式表达,另外的不可量化因素造成的损耗,用仿真场强值与实测场强值之间的差值来表示。通过空直巷道射线跟踪法结合各种因素造成的损耗来完成在煤矿井下的信道建模,并用最小二乘法对仿真曲线进行拟合,得到井下信道模型的数学表达式。实验仿真及实测结果表明,本文的理论研究与分析具有可靠性,所建立模型能够与实测数据较好的匹配,为煤矿井下无线通信奠定基础。