[发明专利]一种矿山微震波形类型自动识别方法

说明书

本发明公开了一种矿山微震波形类型自动识别方法，包括采集矿山微震波形；对矿山微震波形进行预处理；计算微震波形特征；采用设定判决规则对矿山微震波形进行识别。本发明通过对于不同信号模式类的分类，分别为凿岩、无轨设备行驶、溜井倒矿和倒渣、电磁干扰、爆破和有效信号，提高了对不同波形特征识别的效率和速度，并且能持续性地对大量微弱的前兆信号进行准确识别和分析，并且本方法的识别准确率高，提高了矿山区域的安全性。

技术领域

本发明属于矿山领域，具体涉及一种矿山微震波形类型自动识别方法。

背景技术

在矿山有诸多类型的岩石力学问题需要进行监测预警，例如矿柱变形破裂、顶板冒顶、岩质边坡滑坡、地采转露采隔离台阶稳定性等静力学问题，岩爆、冲击地压、矿震、大面积来压、断层活化等动力问题，特别是在深部矿产资源开发方面，深井高地应力矿山岩体动力灾害的监测与防治是艰巨的技术难题。另外随着人类对地下空间开发利用需求的增多，例如交通隧洞、水电站洞群与大坝、高压油气储存洞穴等，复杂工程条件下的岩体工程力学问题越来越多且难，对岩体力学行为进行准确监测的需求日益增加。由于岩石的基本秉性是脆性，具有在达到强度极限时应变率很小、塑性变形量占总变形量的比例很小等特点，微地震监测技术相比应力、应变、位移等监测手段，能更灵敏地、更早地与更全面地获取到脆性岩体宏观破裂前的微破裂孕育发展过程，是当今国际上对岩石材料的塑性变形、损伤与破裂演化过程进行监测预警分析最重要与最有效的方法。

针对一个具体的岩体结构工程，微震监测系统建设好后，破裂震源向空间释放的弹性波被单个或多个探头感应接收到，经采集与传输，形成最原始的微地震信号波形。根据工程背景噪声、震源与传播路径的不同，最原始的微地震信号波形信噪比高低不等，有的信号波形存在干扰、叠加与畸变。对微震波形的数据处理流程主要有：信号检测与触发、波形识别、滤噪或提高信噪比、震相识别、P波S波到时选取、定位计算、震源参数计算、震源机制反演、b值与主成分分析、频度统计等，其中处于首要核心地位的是波形识别：反映岩石破裂与损伤的震源释放的有效微震信号，能无一遗漏地被识别提取出来；岩体结构所处的环境中干扰源所产生的震动信号，不能被误识别为有效信号，从而得到对岩体结构微破裂孕育与发展状态及趋势最准确的数据解释。但是目前在矿山微地震/声发射监测技术的实际应用过程中，还没有实现对有效信号与噪音信号的自动识别，只能采用人工经验识别的方法把有效信号识别提取出来，这需要技术人员具有较高的技术素质并花费大量的时间与精力，且识别效率非常低，绝大部分的矿山无法做到这一点，以至于经常性地对重要的、始于微弱的大量前兆信号无法进行及时准确的识别与分析，造成了安全上不可挽回的损失，严重制约了微地震监测技术的应用效果与推广普及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿山微震波形类型自动识别方法，该方法能够实时高效、快速地识别矿山微震波形。

本发明提供的这种一种矿山微震波形类型自动识别方法，包括如下步骤：

S1.采集矿山微震波形；

S2.对矿山微震波形进行预处理；

S3.计算微震波形特征；

S4.采用设定判决规则对矿山微震波形类型进行识别。

所述的步骤S2的预处理具体包括，定义参数λ：

其中，λ表示短时窗口内所有采样点的幅值的绝对值的平均值与长时窗口内所有采样点的幅值的绝对值的平均值的比值；x_i表示短时窗口的第i个采样点的幅值，i＝1,2,...,n；x_j表示长时窗口的第j个采样点的幅值，j＝1,2,...,m；设置当λ≥3时，时间窗口的起点为突发型信号波形的初至到时T₀；

定义突发型信号波形的终止时刻为T₂：在时间轴上移动的短时窗口，定义参数