【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，属于注浆监测。
技术介绍
1、构造裂隙带注浆是一种常用的工程技术，旨在修复和加固土壤或岩石中的裂隙带，提升其承载能力和稳定性。在注浆过程中，确定浆液扩散范围是至关重要的任务，获取浆液扩散范围能对注浆效果预测及后续注浆参数进行控制。目前常用的探测浆液扩散范围的方法包括注浆孔观测、渗流压力测量、探测剂追踪和地下水位监测等，然而这些方法都存在一定的局限性，如观测范围受限、布置要求复杂、容易受干扰、反应滞后等。
2、物探方法在确认浆液扩散范围方面具有显著优势，如非入侵性、高分辨率、高灵敏度、实时性、能快速准确监测浆液扩散、三维成像提供空间分布信息等。然而，在探测构造裂隙带注浆范围的物探方法中，地质雷达和地电法被广泛应用，但其依旧存在局限性。地质雷达存在趋肤效应，探测深度有限；地电法探测细微裂隙时会出现由于浆液与围岩电阻率差异较小而无法分辨的情况。微震监测技术是能监测内部岩石破裂产生的微震事件，其具有较大探测深度，且其安装布设简单，由于对裂隙带进行注浆时需要高压注入，使得浆液会对裂隙冲击导致裂隙内的岩石受压破碎产生微震事件，采集该微震事件并定位即可实现浆液扩散范围的确定；但是由于在注浆过程中，其他地下活动或振动均会产生微震数据(即非微震事件)，还有岩体本身受地应力影响产生的微震事件(即干扰微震事件)，监测过程中均会被采集，目前还没有较好的方式能区分出注浆冲击产生的微震事件，进而就导致浆液扩散范围的探测精度极低，使得微震监测无法应用于浆液扩散范围监测。
3、
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，在具有较大探测深度前提下，还能区分出注浆冲击产生的微震事件，从而能保证对浆液扩散范围的探测精度。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，具体步骤为：
3、步骤一、布设微震监测系统：先确定裂隙带区域，在该区域周围巷道内布设多个检波器，各个检波器均通过微震信号采集线与微震监测主机连接，完成微震监测系统的布设工作；
4、步骤二、对裂隙带区域注浆：在巷道岩壁向裂隙带区域钻设多个注浆孔，各个注浆孔均伸入至裂隙带区域内，当所有注浆孔均完成钻设后，通过各个注浆孔同时对裂隙带区域进行注浆；
5、步骤三、浆液扩散监测：在注浆过程中，随着浆液不断注入裂隙带区域内，使得浆液对裂隙带区域的岩石进行冲击，导致各个裂隙内的岩石被挤压破碎产生微震事件，多个检波器实时采集上述裂隙带区域内的微震事件、及其他区域的干扰微震事件，并将采集的所有微震事件均反馈给微震监测主机；
6、步骤四、监测数据处理：微震监测主机先对采集的所有微震事件进行筛选，获得有效微震事件，并对各个有效微震事件进行定位及确定各自能量大小，然后采用改进的dbscan聚类分析法对有效微震事件进行分析处理，从而区分出注浆冲击产生的微震事件，最后获取区分出的微震事件的位置，从而确定本次微震数据采集时浆液扩散的范围；
7、步骤五、持续监测：每间隔设定时间则重复一次步骤三和四，如此重复多次，从而能获得不同时间点浆液扩散的范围。
8、本专利技术基于微震监测确定浆液扩散范围的原理为：众所周知，微震监测技术是能监测内部岩石破裂产生的微震事件，但是其用于浆液扩散监测时无法区分出注浆冲击产生的微震事件及干扰微震事件；本专利技术人研究发现，注浆冲击产生的微震事件其存在一个特性，即注浆时由于浆液沿着裂缝进行冲击注浆，使得其会持续激发大量的微震事件，且这些微震事件群沿着裂隙发育方向不断缓慢地持续延伸；同时对裂缝冲击能量越大使得产生的微震事件能量越大，且由于浆液进入裂缝初始时冲击较大，随着浆液伸入裂隙内部，浆液的冲击力持续降低直至无冲击力，说明此时浆液在裂隙深处基本停止流动，故注浆冲击产生的微震事件在裂缝初始位置处能量较大且产生的微震事件数量较大，随着浆液伸入裂缝内部产生的微震事件能量持续降低且产生的微震事件数量持续减少，这一特性并不存在于干扰微震事件中，因此利用这一发现，通过设定随能量变化而变化的领域ε就能找出能量较大微震事件周围存在较多微震事件，随着能量降低周围微震事件持续减少最终形成的集合即为注浆冲击产生的微震事件。
9、进一步，所述步骤四中筛选过程为：通过设定振幅阈值或微震频率范围，当采用设定振幅阈值的方式时，将所有微震事件分别与设定振幅阈值进行比对，若某一微震事件的振幅超过振幅阈值，则确定为有效微震事件，否则剔除该微震事件，从而完成有效微震事件的筛选；当采用设定微震频率范围的方式时，将所有微震事件的频率分别与微震频率范围进行比对，若某一微震事件的频率处于微震频率范围以内，则确定为有效微震事件，否则剔除该微震事件，从而完成有效微震事件的筛选。
10、进一步，所述步骤四中采用粒子群定位算法对有效微震事件进行定位。
11、进一步，所述改进的dbscan聚类分析法区分出注浆冲击产生的微震事件，具体过程为：
12、1)将所有微震事件标记为未处理；
13、2)选取所有未处理微震事件中能量最大的微震事件f标记为处理；
14、3)设定邻域ε，邻域ε的大小随着所选取微震事件的能量强度变化：
15、
16、其中ε为邻域大小，ε0为邻域初始值，sigmoid为激活函数，e为微震事件f的能量，e0为能量触发阈值，c为人为设置的邻域变化系数，随裂隙规模改变。邻域ε的大小随着能量e的强弱而发生变化；当e小于e0时，ε的值趋近于ε0；当e过大时，ε趋近于ε0+c，使得ε随着微震事件能量大小适应性变化，从而更精准的确定领域范围；
17、4)通过欧式距离计算公式计算各微震事件之间的距离；
18、欧式距离计算公式为：
19、
20、上式中dist(α,β)为任一微震事件α与任一微震事件β的欧式距离，xα、yα、zα分别为α事件的x、y和z坐标，xβ、yβ、zβ分别为β事件的x、y和z坐标；
21、5)将微震事件f根据步骤4)获得与周围各个微震事件的距离，将各个距离均与步骤3)获得邻域ε的进行比较，若微震事件f坐标的邻域ε内存在若干个微震事件(即微震事件f周围存在多个距离小于邻域ε的微震事件)：
22、①创建一个簇c，将f添加到c内；
23、②邻域ε内微震事件的集合记为n，对于n内每个未处理的微震事件f’：
24、i、标记为处理；
25、ⅱ、根据步骤3)计算微震事件f’的邻域ε，并根据步骤4)获取微震事件f’与周围各个微震事件的距离，若f’坐标的邻域ε内存在若干个微震事件，将其加入n；
26、ⅲ、若f’本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，其特征在于，所述步骤四中筛选过程为：通过设定振幅阈值或微震频率范围，当采用设定振幅阈值的方式时，将所有微震事件分别与设定振幅阈值进行比对，若某一微震事件的振幅超过振幅阈值，则确定为有效微震事件，否则剔除该微震事件，从而完成有效微震事件的筛选；当采用设定微震频率范围的方式时，将所有微震事件的频率分别与微震频率范围进行比对，若某一微震事件的频率处于微震频率范围以内，则确定为有效微震事件，否则剔除该微震事件，从而完成有效微震事件的筛选。
3.根据权利要求1所述基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，其特征在于，所述步骤四中采用粒子群定位算法对有效微震事件进行定位。
4.根据权利要求1所述基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，其特征在于，所述改进的DBSCAN聚类分析法区分出注浆冲击产生的微震事件，具体过程为：
【技术特征摘要】
1.一种基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，其特征在于，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述基于微震探测注浆过程中浆液扩散范围的方法，其特征在于，所述步骤四中筛选过程为：通过设定振幅阈值或微震频率范围，当采用设定振幅阈值的方式时，将所有微震事件分别与设定振幅阈值进行比对，若某一微震事件的振幅超过振幅阈值，则确定为有效微震事件，否则剔除该微震事件，从而完成有效微震事件的筛选；当采用设定微震频率范围的方式时，将所有微震事件的频率分...
【专利技术属性】
技术研发人员：巩起立，申思洪任，裴景垚，王勃，朱斌，曾林峰，梁彦军，李韵晨，常垒，辛国旭，王勇，张衍，舍子龙，
申请(专利权)人：鹤壁煤电股份有限公司第九煤矿，
类型：发明
国别省市：
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