專(zhuān)利名稱：一種煤與瓦斯突出災(zāi)害前兆煤體破裂震源定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤體破裂源定位方法，尤其指一種基于電磁輻射和微震等煤與瓦斯突出前兆信息實(shí)現(xiàn)煤體破裂震源定位的方法，主要應(yīng)用于煤與瓦斯突出預(yù)警。
背景技術(shù)：
煤與瓦斯突出災(zāi)害對(duì)我國(guó)的煤礦生產(chǎn)，特別是井下工作人員的生命財(cái)產(chǎn)造成了極其嚴(yán)重的威脅。研究表明，在煤與瓦斯突出發(fā)生前會(huì)有煤巖體在內(nèi)外物理化學(xué)及應(yīng)力綜合作用下快速破裂。在這些過(guò)程中，煤巖體會(huì)向外發(fā)出微震和電磁輻射等比較明顯的煤與瓦斯突出前兆信息。工作面前方的微震和電磁輻射監(jiān)測(cè)探頭能夠監(jiān)測(cè)到這些前兆信息，并用于井下煤與瓦斯突出災(zāi)害的預(yù)警。在防突措施的制定過(guò)程中需要準(zhǔn)確判斷煤體破裂震源的位置。為此，本發(fā)明提出一種基于電磁輻射和微震等煤與瓦斯突出前兆信息的工作面前端煤體破裂震源定位的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種以基于電磁輻射和微震等煤與瓦斯突出前兆信息的煤體破裂震源定位方法，具體包括采用微震信號(hào)數(shù)據(jù)確定煤體破裂震源與監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離，采用正交接收天線接收電磁數(shù)據(jù)確定輻射方向。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:提取某一次煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)探頭采集到的異常數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)類(lèi)型分成一路微震信號(hào)數(shù)據(jù)和兩路電磁信號(hào)數(shù)據(jù)。對(duì)采集到的微震信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出微震波縱波和橫波到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差，結(jié)合微震縱波和橫波在煤層中傳播的速度差可以計(jì)算得出煤體破裂震源位置與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離。正交接收天線由兩根互相垂直的磁棒天線組成，分別接收水平和垂直兩個(gè)方向的煤巖電磁輻射信號(hào)。根據(jù)磁棒天線的接收機(jī)理可以知道單位時(shí)間內(nèi)天線接收到的電磁信號(hào)能量與接收天線和輻射方向的夾角余弦值的平方成正比。那么，可以通過(guò)計(jì)算正交天線水平和垂直方向接收到電磁信號(hào)能量的比值來(lái)確定煤體破裂源(輻射源)所在方向。結(jié)合微震信號(hào)處理得出的輻射距離和電磁輻射信號(hào)處理得出的輻射方向進(jìn)而可以確定出煤體破裂震源位置。本發(fā)明的有益效果是，提供了基于電磁輻射和微震等煤與瓦斯突出前兆信息的工作面前端煤體破裂震源定位的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)單一監(jiān)測(cè)平臺(tái)的獨(dú)立定位；綜合考慮了煤與瓦斯突出前兆煤體破裂過(guò)程中的微震異常信號(hào)和電磁輻射異常信號(hào)，定位效果更好。
具體實(shí)施例方式在煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下微震異常和電磁輻射異常進(jìn)行檢測(cè)。監(jiān)測(cè)探頭中的微震傳感器能夠監(jiān)測(cè)到同一煤體破裂震源所發(fā)出的縱波和橫波，并且對(duì)監(jiān)測(cè)到的微震信號(hào)分析可以得出縱波和橫波到達(dá)監(jiān)測(cè)探頭的時(shí)間。由于縱波和橫波在煤巖層中的傳播速度是不同，監(jiān)測(cè)探頭接收到縱波和橫波的時(shí)間也是不一樣了。那么震源位置與監(jiān)測(cè)探頭的距離L便可以用式(I)來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種基于電磁輻射和微震等煤與瓦斯突出前兆信息的工作面前端煤體破裂震源定位的方法，其特征在于:利用煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的微震信號(hào)數(shù)據(jù)確定震源與監(jiān)測(cè)臺(tái)距離，正交接收天線接收電磁數(shù)據(jù)確定輻射方向，進(jìn)而可以確定出煤體破裂震源位置。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的礦震定位中的方向確定方法，其特征在于:采用正交分布的電磁輻射接收天線接收煤巖電磁輻射信號(hào)，磁棒天線接收到的電磁信號(hào)能量與接收天線和輻射方向的夾角余弦值的平方成正比，通過(guò)計(jì)算正交天線水平和垂直方向接收到電磁信號(hào)能量的比值來(lái)確定微震源(輻射源)所在方向。
全文摘要
一種煤與瓦斯突出災(zāi)害前兆煤體破裂震源定位方法主要采用煤體破裂過(guò)程中所釋放的微震和電磁輻射信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)煤體破裂震源位置確定。對(duì)采集到的微震信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出微震波縱波和橫波到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差，結(jié)合微震縱波和橫波在煤層中傳播的速度差可以計(jì)算得出震源位置與監(jiān)測(cè)臺(tái)的距離；采用正交分布的煤巖電磁輻射接收天線，分別從水平和垂直兩個(gè)方向接收煤巖電磁輻射信號(hào)，磁棒天線接收到的電磁信號(hào)能量與接收天線和輻射方向的夾角余弦值的平方成正比，可以通過(guò)計(jì)算正交天線水平和垂直方向接收到電磁信號(hào)能量的比值來(lái)確定煤體破裂源(輻射源)所在方向。結(jié)合微震信號(hào)處理得出的輻射距離和電磁輻射信號(hào)處理得出的輻射方向進(jìn)而可以確定震源位置坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)基于電磁輻射和微震等煤與瓦斯突出前兆信息的工作面前端煤體破裂源定位的方法。
文檔編號(hào)G01V11/00GK103197356SQ201310000729
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者李成武, 王啟飛, 葉先玲, 李震, 徐曉萌, 黃甄 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)