【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿安全，具体涉及一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法。
技术介绍
1、冲击地压是一种严重的煤矿灾害，已继水、火、瓦斯、煤尘、顶板之后成为煤矿第六大灾害，且随着煤矿开采深度的不断增加，有成为煤矿最主要灾害的趋势，近些年来，冲击地压灾害频发，冲击地压监测技术是防治冲击地压灾害的首要和关键环节，《防治煤矿冲击地压细则》第四十六条规定：冲击地压矿井必须建立区域与局部相结合的冲击危险性监测制度，区域监测应当覆盖矿井采掘区域，区域监测可采用微震监测法等；煤岩体在受力达到一定程度时会产生裂隙，裂隙在产生和扩展以及岩块运动的过程中会释放震动波，微震监测技术就是一种通过监测震动波来定位煤岩体破裂或运动位置及计算释放能量大小的技术；微震监测技术是冲击地压矿井采用的最重要的监测技术，其中震源定位精度对冲击危险监测起着关键影响；微震监测技术通过一定的定位算法来定位震源位置，其中影响定位精度的关键是波速值的确定。当前微震监测技术均采用固定波速，但地层本身就是非均质体，且采矿活动会使地层赋存状态发生重大变化，当震动波穿过实体区、采空区、地质异常区、表土层等区域时波速差异较大，若采用固定波速定位，震源误差必然较大，将会严重影响微震监测技术对冲击危险的监测。
2、例如专利号为cn105022031a的中国专利公开了一种区域岩体微震震源的分层速度定位方法，步骤如下：①将待测震源的岩体区域划分为不同的波速层，建立三维直角坐标系，计算出各波速层的交界面的解析方程；②在岩体区域安装传感器并测量各传感器的空间坐标；③在所述岩体
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，本方法首先测量不同区域波速值，然后根据传感器及其与震源之间所穿过波速区的距离来自动计算各传感器波速值，而后根据新波速值进行震源定位并不断迭代，可以消除当前微震监测系统采用固定波速定位所带来的误差，进而大幅度提高煤矿微震系统定位精度。
2、本专利技术采取的技术方案具体如下：
3、一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，包括以下步骤：
4、步骤1：在目标矿井布置微震监测系统，在井下和地面布置拾振传感器，其中地面传感器编号t1、t2、t3…tn，井下传感器编号s1、s2、s3…sn，所述地面传感器以及所述井下传感器总和大于等于四；并测量出各传感器坐标；
5、步骤2：根据矿井地质和开采技术条件，进行区域划分，将区域划分为呈实体区a1、垮落区a2、裂隙区a3、表土区a4以及地质构造区a5…an的不同波速区，在区域划分过程中，按照矿井实测进行划分，若无实测按矿压理论取值进行划分，根据区域划分结果构建三维波速区划分模型；
6、步骤3：采用放炮震源的方式计算出各波速区波速值，在波速区an一侧安放炸药，在另一侧安放传感器来测试波速，若受井下巷道布置，另一侧无紧挨波速区an的巷道来布置传感器，则需要选择距此区域最近的巷道布置传感器；例如，传感器与爆破点之间穿过了实体区距离d1和地质构造区距离d5，测出其波速为v15，其中实体区波速已知为v1，则地质构造区波速v5＝[v15×(d1+d2)-d1×v1]/d5；
7、步骤4：首先采用实体区波速v1作为系统各传感器初始波速值对震源进行定位，计算出初始位置0(x0、y0、z0)；根据震源初始位置和各拾振传感器位置，按照其两者中间所穿过的不同波速区的距离，计算出各传感器波速，震源与地面传感器tn之间依次穿过a1、a2、a3、…、an；则传感器t1波速应设置为式中，li为震动波穿过对应区域的距离，vi是对应区域的速率；
8、步骤5：采用新波速值重新计算震源位置，不断迭代直至震源位置与上一次震源位置误差小于1m计算终止。
9、本专利技术取得的技术效果为：
10、由于微震震动波速穿过垮落带、裂隙带、表土带、地质构造带、煤岩实体等不同区域时波速差异较大，但现行微震监测系统的采用固定波速进行定位，必然存在很大的误差；本专利技术首先测量不同区域波速值，然后根据传感器及其与震源之间所穿过波速区的距离来自动计算各传感器波速值，而后根据新波速值进行震源定位并不断迭代，可以消除当前微震监测系统采用固定波速定位所带来的误差，进而大幅度提高煤矿微震系统定位精度。
11、本专利技术与现有技术相比，波速区划分不同；现有技术中将岩体划分为相互平行的不同波速层，且后续方法仅适用于层状波速区划分；本专利技术可根据矿井地质及开采技术条件划分为任意形状的波速区，且后续方法适用该划分，与现有技术相比传感器布置方式不同；现有技术要求必须在第一和最后一个波速层布置传感器；而本专利技术对传感器布置位置无特殊要求，只需要在目标矿井布置微震监测系统，在井下和地面布置拾振传感器，其中地面传感器编号t1、t2、t3…tn，井下传感器编号s1、s2、s3…sn，所述地面传感器以及所述井下传感器总和大于等于四；并测量出各传感器坐标；与现有技术相比，本专利技术的定位方式不同；现有技术中对比文件通过假设震源位于某一波速层中，通过求解目标函数最小值确定震源位置；而本专利技术首先采用实体煤波速计算震源位置，而后根据震源和传感器之间所穿过波速区位置不断重新计算传感器波速值，而后不断迭代直至与上次震源位置误差小于1m为止，即为真实震源位置，使得最终得到的真实震源位置更加精确。
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1.一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤1中，其中地面传感器编号T1、T2、T3…Tn，井下传感器编号S1、S2、S3…Sn。
3.根据权利要求2所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述地面传感器以及所述井下传感器总和大于等于四。
4.根据权利要求3所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤2的区域划分过程中，将区域划分为呈实体区A1、垮落区A2、裂隙区A3、表土区A4以及地质构造区A5...An不同波速区。
5.根据权利要求4所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤2中，在区域划分过程中，按照矿井实测进行划分，若无实测按矿压理论取值进行划分。
6.根据权利要求5所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤3中，在波速区An一侧安放
7.根据权利要求6所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤3中，若受井下巷道布置，另一侧无紧挨波速区An的巷道来布置传感器，则需要选择距此区域最近的巷道布置传感器，传感器与爆破点之间穿过了实体区距离D1和地质构造区距离D5，测出其波速为V15，其中实体区波速已知为V1，则地质构造区波速V5＝[V15×(D1+D2)-D1×V1]/D5。
8.根据权利要求7所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤4中，震源与地面传感器Tn之间依次穿过A1、A2、A3、…、An；则
...【技术特征摘要】
1.一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤1中，其中地面传感器编号t1、t2、t3…tn，井下传感器编号s1、s2、s3…sn。
3.根据权利要求2所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述地面传感器以及所述井下传感器总和大于等于四。
4.根据权利要求3所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤2的区域划分过程中，将区域划分为呈实体区a1、垮落区a2、裂隙区a3、表土区a4以及地质构造区a5...an不同波速区。
5.根据权利要求4所述的一种基于波速区划分的煤矿微震监测系统定位精度提高方法，其特征在于：所述步骤2中，在区域划分过程中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张修峰，李伟，孙振于，窦林名，巩思园，韩跃勇，陈洋，陈乐，夏峰，宁廷洲，田鑫元，王聪聪，孙文杰，
申请(专利权)人：山东能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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