[发明专利]矿山被动震源快速精确定位方法无效

专利信息
申请号: 201210254204.9 申请日: 2012-07-23
公开(公告)号: CN102778668A 公开(公告)日: 2012-11-14
发明(设计)人: 王云宏;胡继武;程建远;王树威 申请(专利权)人: 中煤科工集团西安研究院
主分类号: G01S5/22 分类号: G01S5/22
代理公司: 西安新思维专利商标事务所有限公司 61114 代理人: 李罡
地址: 710075 陕西省西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 矿山 被动 震源 快速 精确 定位 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于被动震源监测技术领域,具体涉及一种矿山被动震源快速精确定位方法,该方法可广泛用于监测小煤窑越界盗采、矿山微震监测、地质灾害预报等领域。

背景技术

由于历史原因,在大型国有煤矿周围存在着许多小煤窑。这些小煤窑多为个体经营,其生产工艺、设备比较简陋,井下巷道无支护,不具备安全生产的条件,安全生产隐患严重。受利益驱使,小煤窑实行掠夺性的乱采滥挖,煤炭回采率只有10%至15%,造成了大量的资源浪费;由于小煤窑这种掠夺性的滥采乱挖,也使得国有煤矿的服务年限大大缩短,给国家造成了巨大的经济损失。另一方面,不少小煤窑越界盗采非常严重,严重威胁着国有大煤矿的安全生产。小煤窑盗采后留下的采空区,后续利用物探、钻探等手段很难精确查明其范围,许多重大安全事故都是由于大矿在开采过程中遇到小煤窑先前开采留下的采空区导致突水造成的。如2010年王家岭“3.28”矿难,就是小煤窑非法越界开采酿成的恶果。

近几年,国家加大了对小煤窑整治力度,关闭了一些不合法的小煤矿,取得了良好的成效,但是以往依靠各级煤矿安全生产监察管理人员采取现场督查的“人员监控”模式,仍然不可避免地存在着监测范围有限、监测时间受控以及小煤窑主欺上瞒下等不足,这就造成了一些小煤窑“关而不死”的局面,致使煤矿安全监管不到位、搞形式、走过场、“严格不起来,落实不下去”的问题普遍存在,最终导致小煤矿活动依旧猖獗,“打非治违”的工作任务依然艰巨。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种快速、实时、有效、经济的手段来监测小煤窑的盗采活动的矿山被动震源快速精确定位方法。

为解决上述的技术问题,本发明采取的技术方案:

一种矿山被动震源快速精确定位方法,其特殊之处在于:通过以下步骤实现:

(1)、基于数值分析和监测结果的被动震源监测传感器优化布置:

     首先需要从宏观上对整个矿区进行侦测,通过数值模拟分析和软件定位结果,初步掌握小煤窑盗采活动的大致范围;然后根据初步定位的结果,按规则矩形网或者三角网的布局结构来调整优化传感器的布控位置,缩小观测网格,调整的观测网络应尽可能涵盖初步定位时确定震源的平面位置;在此基础上,利用传感器接收来自地下的被动震源信号,根据接收的信号再次确定震源位置,定位时以仪器接收得到的走时和计算得到的走时累积残差平方和最小为目标函数,以此判断定位精度,若精度满足要求,则确定的震源位置为盗采点,若不满足精度,则需进一步调整优化传感器的布控方位,实现小煤窑非法盗采点的精确定位;

(2)被动震源事件检测:

通过自记式地震仪长时间、连续、高密度记录采集的数据,通过事件检测方法从海量数据中快速准确地获取有效的地震事件来进行被动震源定位;

(3)、基于P波走时的被动震源定位:

    震源定位主要采用纵波初至,即每个传感器接收到的每个震源发出信号的纵波传播时间即纵波走时,计算公式如下:

                                                 

其中为第i个传感器的观测到时, 为第i个传感器的坐标, 及为震源坐标,为发震延迟时刻,为地震波传播的平均速度,通过已有的地球物理参数作为已知条件和约束条件,利用最小二乘原理求解上述方程,解出的结果包括发震延迟时刻和震源坐标,方程解出后,判断结果的合理性,如果结果不合理,需要调整输入参数,重新计算,直到解出最终的合理的解,从而确定被动震源坐标。

述的步骤(2)的被动震源事件检测的具体步骤为:

A、从已采集的信号中选取一个放炮事件信号,长度根据信号特征而定,一般包括从初至起跳开始到震动衰减结束,设信号为;

B、用抽取的与原始信号进行互相关,求取互相关函数:

C、通过互相关函数的多个极值,可以找到原始信号中对应的多个放炮事件信号。

与现有技术相比,本发明的有益效果:

本发明通过被动地震定位技术,可以实时监测小煤窑的盗采活动,能够为各地煤炭安全生产监督、监察部门实现从“人防”到“技防”提供技术支撑,也能够为国有重点煤矿的安全生产提供指导,以防范由于误揭小煤窑巷道等导致的安全生产事故;通过监测定位,其结果可以作为小煤窑非法越界盗采的证据,利用法律手段维护国有煤炭企业的合法权益,从根本上阻止其乱采滥挖,提高煤矿开采利用率;对于已经监测的区域,无需再利用物探手段再次探查采空区的分布,节约成本。

附图说明

图1为本发明的流程图;

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