[发明专利]一种存在空区条件下的声发射/微震事件定位方法

权利要求书

1.一种存在空区条件下的声发射/微震事件定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、含空区数值模型的建立及赋值：建立三维实体地质模型，划分网格并对从属于不同岩性的网格单元进行物理力学参数的赋值；

步骤2、应力波传播过程的数值模拟：对步骤1中建立的三维实体地质模型施加边界条件及瞬时阶跃力，并模拟计算应力波走时矩阵，具体为：

步骤2.1、施加边界条件：由于声发射/微震事件定位只需获取应力波到达传感器位置的时刻，所以为了减少计算量提高解算效率、避免过多的反射波干扰后续应力波到达传感器位置时刻的准确识别，数值模型的边界应设为完全透射边界；

步骤2.2、施加瞬时阶跃力：将每个网格单元的节点作为代表该位置的声发射/微震源P_i，i＝l，2，…，N；其位置坐标为X_i，Y_i，Z_i，i为声发射/微震源序号，N为i的最大值，依次在各个声发射/微震源P_i处施加一次瞬时阶跃力F_i；瞬时阶跃力施加的时间间隔应保证前一个瞬时阶跃力诱发的应力波已传播至所有的传感器，根据下式给予时间间隔：

式中，Δt为瞬时阶跃力施加的时间间隔，单位s；L、W、H分别为数值模型的长、宽、高，单位m；

步骤2.3、模拟计算应力波走时矩阵：模拟计算由瞬时阶跃力诱发的应力波在数值模型中的传播过程，首先确定声发射/微震传感器在数值模型中对应的坐标x_j，y_j，z_j，其中j＝l，2，…，n，j为传感器序号，n为传感器数量，然后确定瞬时阶跃力的施加时刻及由该瞬时阶跃力诱发的应力波传播至各个传感器位置的时刻，则应力波到各个传感器的走时矩阵为：

T_t＝M_ij-M_Pi

式中，T_t为应力波到各个传感器的走时矩阵，单位s；M_ij为j号传感器接收到声发射/微震源P_i诱发应力波的时刻，单位s；M_Pi为声发射/微震源P_i施加瞬时阶跃力的时刻，单位s；

步骤3、声发射/微震事件定位：分别建立模拟到时差矩阵及真实到时差向量，匹配搜索声发射/微震事件定位。

2.如权利要求1所述的存在空区条件下的声发射/微震事件定位方法，其特征在于，所述步骤1中建立三维实体地质模型具体包括：

步骤1.1、根据钻孔数据库生成钻孔柱状图并按其真实坐标调整至对应的空间位置中，将同一岩性的顶、底板分别相连，形成各岩性的地质剖面图，利用放样命令通过指定一系列相同岩性的剖面来创建不同岩性的三维实体地质模型；

步骤1.2、根据采空区的设计尺寸，长、宽、高，建立简单的长方体空区模型，如果空区的实际形态比较复杂且与长方体相去甚远，则可以利用三维激光扫描仪空区探测系统对空区的形态进行重构，以建立空区模型；

步骤1.3、将三维实体地质模型与空区模型导入数值模拟软件中并做差集布尔运算，获得三维实体地质模型-空区模型，完成含空区数值模型的建立。

3.如权利要求1所述的存在空区条件下的声发射/微震事件定位方法，其特征在于，所述步骤1中划分网格具体为：

步骤1.4、对含空区的数值模型进行网格划分，将靠近空区的网格尺度划分的较小，而越远离空区的网格尺度划分的较大，空区周围的网格尺度为：

式中，L_M为网格尺度，单位m；V_P为P波在岩体中的传播速度，单位m/s；S_f为声发射/微震监测系统的采样频率，单位Hz；e_max为满足定位要求的最大误差，单位m。