矿山微震信号到时精确拾取研究

基于小波包详细分析信号到时点前后的频带能量特征,得出准确到时点后的频带能量特征与原始信号的频带能量特征基本一致,吻合度最高,提出了一种拾取到时点准确性的检验方法,对信噪比低的微震信号到时拾取更加适用,大大提高了信号到时拾取的精度和效率。     

基于ITD算法的微震信号到时精确拾取

基于固有时间尺度分解（ITD）及其精确提取的瞬时振幅和瞬时频率信息,对信号时频去噪的基础上,应用长短时均值比例函数（STA/LTA）和瞬时频率信息,构建了一种精确拾取初至震相到时的方法。对监测的微地震信号初至波到时拾取应用表明,提出方法较采用最优基小波包去噪信号经小波变换分解的单尺度信号拾取到时有效拾取率和可靠性高。     

基于改进小波阈值去噪与分形盒维数的矿山微震初至波到时拾取研究

微震初至波到时精确拾取是提高震源定位精度的关键因素。针对传统初至波到时拾取算法易受信噪比影响而检测不准的问题，基于小波变换多尺度分析与分形盒维数描述信号复杂性和不规则性的特点，提出了一种改进型小波阈值去噪与分形盒维数拾取相结合的微震初至波到时高精度拾取算法。该算法通过构造一个可调参数阈值函数来确定阈值和选取自适应阈值规则，对微震信号进行有效降噪，在计算盒维数曲线提取到时，实现了初至波到时的精确检测。试验结果表明，所提算法在低信噪比条件下，微震初至波到时拾取精度优于3.6 ms,拾取精度相比传统能量比法和赤池信息准则法有明显提高。     

低信噪比微震P波震相初至自动拾取方法

针对微震信号固有的低信噪比、非平稳性、随机性等特征,发展了一种基于希尔伯特-黄变换(HHT)和AIC准则相结合的震相初至自动拾取方法,该方法首先对含噪信号进行经验模态分解(EMD)及内蕴模态函数(IMF)重构,在保留微震信号固有特征基础上实现降噪;其次,基于Hilbert变换计算出归一化包络信号,通过设置包络阈值搜索震相初至的大致位置,并以该位置为基础为AIC函数选择合适的计算时窗以降低计算复杂度;最后,在选择的时窗内应用AIC准则计算出P波震相初至。应用该方法对随机选取的高、低信噪比两类共80个微震信号进行震相初至拾取,若以人工拾取结果为基准、时差在10 ms以内视为准确拾取,结果显示,高信噪比信号拾取准确率为100%,低信噪比信号拾取准确率为92%。     

基于P波到时排序的矿山微震震中定位误差估计

首先利用Voronoi图(简称V图)理论对微震事件各通道的P波到时排序进行正确性判断,同时得出在正确排序条件下的震中限定区域,最终限定区域即为在此P波到时排序情况下所有可能的震源点所组成的集合区域。此区域的面积越大,表明可能的震中定位结果越多,但是真正的震源位置只有一个,因此震中限定区域的面积就可以表示震中定位误差的大小。最后利用某矿井爆破引发的微震事件进行了验证,表明此方法合理有效。     

煤岩试验的声发射全波形自动拾取方法研究

根据煤岩试验中声发射信号特征,提出了一种声发射波形自动拾取方法,以实现加载全过程中声发射波形自动拾取。结果表明：煤岩试验中声发射波形在不同加载阶段表现出不同特点,峰前声发射波形上升时间和持续时间较短,峰后声发射波形上升时间和持续时间略长;峰前弹性阶段声发射波形上升方向多为负方向,峰前塑性阶段和峰后阶段波形上升方向多为负方向。该自动拾取方法基本可以实现声发射全波形自动拾取,且拾取效果较好。     

基于到时时空分布的微震震源定位算法

为了提高微震震源定位精度和算法鲁棒性,研究了基于到时的定位算法的目标函数构建和时空区域信息使用。仿真实验基于Numpy,采用理想到时+随机扰动来模拟生产情况。结果表明:到时定位算法中常用的L₁和L₂目标函数对实际震源存在偏离且偏离现象非常普遍。为了减轻伪震源问题,使用到时偏差的似然函数作为基础函数,聚合时空邻域的单点基础函数作为目标函数;新构建的4维区域分布算法(Distribution of 4-Dimention Area Algorithm,D4DA)在2次标定炮定位中将定位误差分别降低了14%和26%。     

三山岛金矿新立矿区微震系统设计及应用

根据三山岛金矿新立矿区实际生产作业情况,布置了高灵敏度拾震传感器,搭建了微震监测系统平台,采用微震监测技术进行深部矿床地压监测;分析了拾取到时波形,在上位机进行了定位计算。系统建成以来,运行良好,提高了井下生产作业的安全性,有效地预防了井下岩爆突水事故的发生,取得了良好的经济效益和社会效益。     

单事件多通道微震波形的特征提取与联合识别研究

通过对矿山现场数据的处理分析,提出一种基于微震单事件的多通道联合识别方法,建立了"初步判断"、"联合识别"及"优化判断"的微震波形识别机制。对矿山微地震信号进行滤波等预处理,采用经典STA/LTA算法拾取波形的到时与终时,截取整个信号中的有效部分,并进行波形校正;建立波形的频谱特征(f)、时长(L)、振幅特征(A)、振幅分布(AD)、门限阈值特征(TS)及互相关特征(R)的定量描述方法,并求取相应的特征值;分层次对有效岩石破裂波形进行有效性判断与识别,优化选取最终定位通道。以山东某矿的一次微震事件为例对该方法进行了验证研究。结果表明,该方法能够有效提取波形的特征,并能实现对单事件多通道波形电磁干扰、底部噪声等的快速分类识别,识别精度满足现场应用需求。     

露天矿无线微震监测系统建设及应用分析

我国露天矿逐步进入深部凹陷开采阶段,高陡边坡数量日益增多,滑坡事故已成为露天矿安全生产的重大安全隐患,严重威胁矿山安全生产。微震监测技术作为一种覆盖全矿的有效边坡监测预警手段已被行业广泛认可。通过岩体微破裂感知、弱信号提取、无线传输、数据处理分析等技术形成了无线微震监测方案,在某露天矿完成了无线微震监测系统建设,采用长短时窗结合AIC方法实现了波形到时自动拾取,采用台网自动优选震源定位方法实现了震源自动定位,经爆破验证,台网内震源定位误差为8.15%,台网边缘震源定位误差为8.28%,满足某露天矿危险源震源定位精度要求,实时有效地保障了矿山安全生产。     

矿震前兆分区监测方法及应用

根据岩土介质冲击震动能量衰减规律,确定了冲击震动破坏的最大动力响应范围,提出了矿震前兆分区监测方法,采用编程工具VB对CAD的二次开发,实现了矿震监测结果在矿图上的合成和分区统计处理.以古城煤矿2次冲击矿压前矿震信号为研究对象,分区分析和利用这些前兆信息,结果表明：在冲击矿压发生前,矿井矿震活动活跃,矿震总能量、矿震最大能量和矿震频次均较高;冲击矿压发生后,由于释放了煤岩体中积聚的大量弹性能,矿震能量和矿震次数迅速降低.矿震分区监测冲击矿压方法快速准确地反映出采掘区域矿震变化趋势,以便对冲击危险进行预测并及时采取解危措施.