[发明专利]一种用于矿震报警的单分量探头P波初至到时修正方法

说明书

本发明公开了一种用于矿震报警的单分量探头P波初至到时修正方法，尤其适用于煤矿开采和煤矿安全技术领域使用。采用P波初至拾取方法分析单分量探头对应通道上的震动波形的P波初至到时；截取震动波形在开始记录时间段的波形作为背景噪音信号，计算背景噪音信号平均值用于平移震动波形获得平移后的震动信号波形；计算在时间段的波形包络线，并根据包络线计算标准值；判断是否满足标准值要求，最从而确定修正后的P波初至到时。其提高了各单分量探头上波形P波初至识别和矿震震源定位的准确性和可靠性，该方法实用性强，结果可靠，适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种用于矿震报警的单分量探头P波初至到时修正方法，尤其适用于煤矿开采和煤矿安全技术领域使用。

背景技术

强矿震发生后短时间内易诱发冲击地压灾害或可能诱发瓦斯突出等次生灾害，严重影响矿井的安全生产工作，因此对矿震震源位置的准确自动定位，及时警示管理者实施紧急救援及避让工作，以防止可能造成的伤亡，其意义重大。目前P波初至拾取方法中的能量分析法、偏振分析法、高阶统计量方法、分形分维法、AIC法、频谱分析法或人工神经网络法等大部分都存在识别到时略微延时的弊端，从而导致震源定位和能量计算精度较低，特别是在微震台网布设条件较差时，无法满足现场对矿震准确报警的要求。当前，大多数学者都只注重提高P波初至到时拾取算法的计算精度，而忽略了算法无法针对各种复杂信号精确计算初至到时的客观事实，因此对P波初至到时进行修正是不可或缺的。

发明内容

发明目的：本发明的目的是要克服传统P波初至到时拾取中存在延时的弊端，提供一种用于矿震报警的单分量探头P波初至到时修正方法，从而提高矿震定位的准确性和可靠性。

技术方案：为实现上述发明目的一种用于矿震报警的单分量探头P波初至到时修正方法，其于步骤如下：

首先采用P波初至拾取方法自动分析确定某单分量探头对应通道上震动波形x(t_j)的P波初至到时t_p，截取震动波形x(t_j)在开始记录时刻t₁至(t_p+t₁)/2时间段的波形作为背景噪音信号，计算所有的背景噪音信号的平均值，通过平移获得震动波形信号x₁(t_j)；采用希尔伯特变换计算平移后的震动信号波形x₁(t_j)在时刻t₁至(t₁+t_p)/2时间段的波形包络线y(t)，计算标准值Q；当满足|x₁(t_p)|＞Q条件时，从初至时刻t_p向前搜索直至到t_q，直至恰好满足|x₁(t_q)|≤Q条件，从而确定t_q为修正后的P波初至到时。

具体步骤如下：

(1)在煤矿安装SOS微震监测系统，SOS微震监测系统包括井上采集记录设备和井下安装的多个单分量探头；其中多个单分量探头安装在垂直巷道底板的锚杆上，利用SOS微震监测系统采集采掘生产中诱发的矿震信号并记录存储起来，利用井上采集记录设备对矿震信号采用P波初至拾取方法自动分析，从而确定某一个单分量探头对应通道上震动波形x(t_j)的P波初至到时t_p；

(2)对某通道单分量探头采集的震动波形信号x(t_j)，截取震动波形信号x(t_j)在开始记录时刻t₁至(t_p+t₁)/2时间段的波段作为背景噪音信号，计算背景噪音信号的平均值a，利用背景噪音信号的平均值a，平移震动波形x(t_j)得到平移后的震动信号波形x₁(t_j)；