專利名稱：礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于被動(dòng)震源監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法，該方法可廣泛用于監(jiān)測(cè)小煤窯越界盜采、礦山微震監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于歷史原因，在大型國(guó)有煤礦周圍存在著許多小煤窯。這些小煤窯多為個(gè)體經(jīng)營(yíng)，其生產(chǎn)工藝、設(shè)備比較簡(jiǎn)陋，井下巷道無支護(hù)，不具備安全生產(chǎn)的條件，安全生產(chǎn)隱患嚴(yán)重。受利益驅(qū)使，小煤窯實(shí)行掠奪性的亂采濫挖，煤炭回采率只有10%至15%，造成了大量的資源浪費(fèi)；由于小煤窯這種掠奪性的濫采亂挖，也使得國(guó)有煤礦的服務(wù)年限大大縮短，給國(guó)家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，不少小煤窯越界盜采非常嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅著國(guó)有大煤 礦的安全生產(chǎn)。小煤窯盜采后留下的采空區(qū)，后續(xù)利用物探、鉆探等手段很難精確查明其范圍，許多重大安全事故都是由于大礦在開采過程中遇到小煤窯先前開采留下的采空區(qū)導(dǎo)致突水造成的。如2010年王家?guī)X“3. 28”礦難，就是小煤窯非法越界開采釀成的惡果。近幾年，國(guó)家加大了對(duì)小煤窯整治力度，關(guān)閉了一些不合法的小煤礦，取得了良好的成效，但是以往依靠各級(jí)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)察管理人員采取現(xiàn)場(chǎng)督查的“人員監(jiān)控”模式，仍然不可避免地存在著監(jiān)測(cè)范圍有限、監(jiān)測(cè)時(shí)間受控以及小煤窯主欺上瞞下等不足，這就造成了一些小煤窯“關(guān)而不死”的局面，致使煤礦安全監(jiān)管不到位、搞形式、走過場(chǎng)、“嚴(yán)格不起來，落實(shí)不下去”的問題普遍存在，最終導(dǎo)致小煤礦活動(dòng)依舊猖獗，“打非治違”的工作任務(wù)依然艱巨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種快速、實(shí)時(shí)、有效、經(jīng)濟(jì)的手段來監(jiān)測(cè)小煤窯的盜采活動(dòng)的礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法，其特殊之處在于通過以下步驟實(shí)現(xiàn)
(1)、基于數(shù)值分析和監(jiān)測(cè)結(jié)果的被動(dòng)震源監(jiān)測(cè)傳感器優(yōu)化布置
首先需要從宏觀上對(duì)整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行偵測(cè)，通過數(shù)值模擬分析和軟件定位結(jié)果，初步掌握小煤窯盜采活動(dòng)的大致范圍；然后根據(jù)初步定位的結(jié)果，按規(guī)則矩形網(wǎng)或者三角網(wǎng)的布局結(jié)構(gòu)來調(diào)整優(yōu)化傳感器的布控位置，縮小觀測(cè)網(wǎng)格，調(diào)整的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能涵蓋初步定位時(shí)確定震源的平面位置；在此基礎(chǔ)上，利用傳感器接收來自地下的被動(dòng)震源信號(hào)，根據(jù)接收的信號(hào)再次確定震源位置，定位時(shí)以儀器接收得到的走時(shí)和計(jì)算得到的走時(shí)累積殘差平方和最小為目標(biāo)函數(shù)，以此判斷定位精度，若精度滿足要求，則確定的震源位置為盜采點(diǎn)，若不滿足精度，則需進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化傳感器的布控方位，實(shí)現(xiàn)小煤窯非法盜采點(diǎn)的精確定位；
(2)被動(dòng)震源事件檢測(cè)
通過自記式地震儀長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)、高密度記錄采集的數(shù)據(jù)，通過事件檢測(cè)方法從海量數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確地獲取有效的地震事件來進(jìn)行被動(dòng)震源定位；
(3)、基于P波走時(shí)的被動(dòng)震源定位
震源定位主要采用縱波初至，即每個(gè)傳感器接收到的每個(gè)震源發(fā)出信號(hào)的縱波傳播時(shí)間即縱波走時(shí)，計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.一種礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法，其特征在于通過以下步驟實(shí)現(xiàn) (1)、基于數(shù)值分析和監(jiān)測(cè)結(jié)果的被動(dòng)震源監(jiān)測(cè)傳感器優(yōu)化布置首先需要從宏觀上對(duì)整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行偵測(cè)，通過數(shù)值模擬分析和軟件定位結(jié)果，初步掌握小煤窯盜采活動(dòng)的大致范圍；然后根據(jù)初步定位的結(jié)果，按規(guī)則矩形網(wǎng)或者三角網(wǎng)的布局結(jié)構(gòu)來調(diào)整優(yōu)化傳感器的布控位置，縮小觀測(cè)網(wǎng)格，調(diào)整的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能涵蓋初步定位時(shí)確定震源的平面位置；在此基礎(chǔ)上，利用傳感器接收來自地下的被動(dòng)震源信號(hào)，根據(jù)接收的信號(hào)再次確定震源位置，定位時(shí)以儀器接收得到的走時(shí)和計(jì)算得到的走時(shí)累積殘差平方和最小為目標(biāo)函數(shù)，以此判斷定位精度，若精度滿足要求，則確定的震源位置為盜采點(diǎn)，若不滿足精度，則需進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化傳感器的布控方位，實(shí)現(xiàn)小煤窯非法盜采點(diǎn)的精確定位； (2)被動(dòng)震源事件檢測(cè) 通過自記式地震儀長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)、高密度記錄采集的數(shù)據(jù)，通過事件檢測(cè)方法從海量數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確地獲取有效的地震事件來進(jìn)行被動(dòng)震源定位； (3)、基于P波走時(shí)的被動(dòng)震源定位震源定位主要采用縱波初至，即每個(gè)傳感器接收到的每個(gè)震源發(fā)出信號(hào)的縱波傳播時(shí)間即縱波走時(shí)，計(jì)算公式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法，其特征在于所述的步驟(2)的被動(dòng)震源事件檢測(cè)的具體步驟為 Α、從已采集的信號(hào)χ( )中選取一個(gè)放炮事件信號(hào)，長(zhǎng)度根據(jù)信號(hào)特征而定，一般包括從初至起跳開始到震動(dòng)衰減結(jié)束，設(shè)信號(hào)為》K ); B、用抽取的#( )與原始信號(hào)if)進(jìn)行互相關(guān)，求取互相關(guān)函數(shù)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法。本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)基于數(shù)值分析和監(jiān)測(cè)結(jié)果的被動(dòng)震源監(jiān)測(cè)傳感器優(yōu)化布置；(2)被動(dòng)震源事件檢測(cè)；(3)基于P波走時(shí)的被動(dòng)震源定位通過已有的地球物理參數(shù)作為已知條件和約束條件，利用最小二乘原理求解上述方程，解出的結(jié)果包括發(fā)震延遲時(shí)刻和震源坐標(biāo)，方程解出后，判斷結(jié)果的合理性，如果結(jié)果不合理，需要調(diào)整輸入?yún)?shù)，重新計(jì)算，直到解出最終的合理的解，從而確定被動(dòng)震源坐標(biāo)。本發(fā)明從根本上阻止其亂采濫挖，提高煤礦開采利用率；對(duì)于已經(jīng)監(jiān)測(cè)的區(qū)域，無需再利用物探手段再次探查采空區(qū)的分布，節(jié)約成本。
文檔編號(hào)G01S5/22GK102778668SQ20121025420
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者王云宏, 王樹威, 程建遠(yuǎn), 胡繼武 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)西安研究院