[發明專利]一種存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法

有效

• 申請號: 201910047005.2
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109738940B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 張鵬海;楊天鴻;魏晨慧;朱萬成;于慶磊;徐濤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/30;G06F30/20;G06F17/16;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

1.一種存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、含空區數值模型的建立及賦值：建立三維實體地質模型，劃分網格并對從屬于不同巖性的網格單元進行物理力學參數的賦值；

步驟2、應力波傳播過程的數值模擬：對步驟1中建立的三維實體地質模型施加邊界條件及瞬時階躍力，并模擬計算應力波走時矩陣，具體為：

步驟2.1、施加邊界條件：由于聲發射/微震事件定位只需獲取應力波到達傳感器位置的時刻，所以為了減少計算量提高解算效率、避免過多的反射波干擾后續應力波到達傳感器位置時刻的準確識別，數值模型的邊界應設為完全透射邊界；

步驟2.2、施加瞬時階躍力：將每個網格單元的節點作為代表該位置的聲發射/微震源P_i，i＝l，2，…，N；其位置坐標為X_i，Y_i，Z_i，i為聲發射/微震源序號，N為i的最大值，依次在各個聲發射/微震源P_i處施加一次瞬時階躍力F_i；瞬時階躍力施加的時間間隔應保證前一個瞬時階躍力誘發的應力波已傳播至所有的傳感器，根據下式給予時間間隔：

式中，Δt為瞬時階躍力施加的時間間隔，單位s；L、W、H分別為數值模型的長、寬、高，單位m；

步驟2.3、模擬計算應力波走時矩陣：模擬計算由瞬時階躍力誘發的應力波在數值模型中的傳播過程，首先確定聲發射/微震傳感器在數值模型中對應的坐標x_j，y_j，z_j，其中j＝l，2，…，n，j為傳感器序號，n為傳感器數量，然后確定瞬時階躍力的施加時刻及由該瞬時階躍力誘發的應力波傳播至各個傳感器位置的時刻，則應力波到各個傳感器的走時矩陣為：

T_t＝M_ij-M_Pi

式中，T_t為應力波到各個傳感器的走時矩陣，單位s；M_ij為j號傳感器接收到聲發射/微震源P_i誘發應力波的時刻，單位s；M_Pi為聲發射/微震源P_i施加瞬時階躍力的時刻，單位s；

步驟3、聲發射/微震事件定位：分別建立模擬到時差矩陣及真實到時差向量，匹配搜索聲發射/微震事件定位。

2.如權利要求1所述的存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法，其特征在于，所述步驟1中建立三維實體地質模型具體包括：

步驟1.1、根據鉆孔數據庫生成鉆孔柱狀圖并按其真實坐標調整至對應的空間位置中，將同一巖性的頂、底板分別相連，形成各巖性的地質剖面圖，利用放樣命令通過指定一系列相同巖性的剖面來創建不同巖性的三維實體地質模型；

步驟1.2、根據采空區的設計尺寸，長、寬、高，建立簡單的長方體空區模型，如果空區的實際形態比較復雜且與長方體相去甚遠，則可以利用三維激光掃描儀空區探測系統對空區的形態進行重構，以建立空區模型；

步驟1.3、將三維實體地質模型與空區模型導入數值模擬軟件中并做差集布爾運算，獲得三維實體地質模型-空區模型，完成含空區數值模型的建立。

3.如權利要求1所述的存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法，其特征在于，所述步驟1中劃分網格具體為：

步驟1.4、對含空區的數值模型進行網格劃分，將靠近空區的網格尺度劃分的較小，而越遠離空區的網格尺度劃分的較大，空區周圍的網格尺度為：

式中，L_M為網格尺度，單位m；V_P為P波在巖體中的傳播速度，單位m/s；S_f為聲發射/微震監測系統的采樣頻率，單位Hz；e_max為滿足定位要求的最大誤差，單位m。