[发明专利]微震源快速收敛与高精定位方法

说明书

本发明提供了一种微震源快速收敛与高精定位方法，属于矿山微震监测技术领域。该微震源快速收敛与高精定位方法包括（1）在矿井监测区域布置微震监测传感器，并测得微震监测传感器坐标；（2）在监测区域范围内进行两次爆破试验，确定监测区域范围内岩体平均波速；（3）联合时窗能量比法和AIC法拾取P波到时，建立微震源定位目标函数；（4）运用自适应人工蜂群算法进行微震源坐标位置计算。本发明对微震源的定位精度高，能够促进微震监测技术在工程实践中的应用。

技术领域

本发明涉及矿山微震监测技术领域，特别涉及一种微震源快速收敛与高精定位方法。

背景技术

随着经济社会飞速发展，我国对矿产资源的需求持续增长，而当今国内浅层矿产资源已渐近枯竭，采深的增大，使得矿山地压问题逐渐凸显，开采中出现顶板冒落、矿柱片帮等岩体动力灾害，同时存在周边矿山越界开采活动，不明采掘作业影响矿岩结构系统稳定性。微震监测技术是保证矿井开采过程中安全生产的一种重要手段。微震监测技术是利用传感器接收矿井岩体破裂产生的弹性波，分析获得微震事件的时间、空间、强度和震源机制等相关信息，对深部矿山灾害进行监测预警，已经成为业界公认的可以对矿井开采掘进过程中矿岩稳定性进行监测的有效方法之一。与传统岩体监测技术相比较，微震监测技术可实现远程、全区域、实时、动态监测，并且具备分析岩体破坏趋势、不稳定体位置及提前预警等优点。

目前，主要的微震源定位方法是反演法。该方法通过震源检波探测器接收震源初至时刻来反演震源的位置，反演法包括非启发式和启发式2种。非启发式方法主要包括牛顿法、拟牛顿法和梯度下降法等。非启发式方法虽然可以通过一定的改进提升震源定位的精度，但是存在复杂的导数求解、局部搜索和收敛速度慢等问题，容易定位到错误的位置，导致定位精度较差。因此，启发式方法是目前研究的主流方法，主要包括模拟退火法、单纯形法、遗传算法和粒子群优化算法等。但模拟退火法、单纯形法、遗传算法和粒子群优化算法存在迭代计算时搜索能力逐步下降，收敛速度慢、计算精度低且很容易陷于局部最优。因此，需要提出一种微震源快速收敛与高精定位方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微震源快速收敛与高精定位方法，该微震源快速收敛与高精定位方法能够简单、快速、有效的识别微震时间和精准拾取P波至时，对微震源的定位精度高，满足现有工程的需要，促进微震监测技术在工程实践中更好的发挥预测预警作用。

为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种微震源快速收敛与高精定位方法。所述微震源快速收敛与高精定位方法包括以下步骤：

（1）安装微震监测传感器：

在待监测的岩体区域安装m个微震监测传感器，并测量所有微震监测传感器的空间坐标，将第个微震监测传感器的坐标为，其中m≥4，m个微震监测传感器呈空间网状结构分布；

（2）获取P波到时；

（3）建立微震源定位目标函数：

假设岩体各相同性、均质，P波的波速保持不变，建立走时方程：

（1）

式中：

为微震源的坐标；

为微震监测传感器的坐标；

为微震监测传感器到微震源的传播速度；

为P波传播到第个微震监测传感器拾取波形的时刻；

为微震源发震时刻；

假设第k个微震监测传感器拾取P波的理论时刻为：

（2）

第k个与第u个微震监测传感器的理论到时差为：

（3）

微震定位目标函数可表示为：

（4）

式中：