[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

本發明提供的一種存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法，克服了由于巖體開挖影響下波速輸入不準而影響定位精度的難點問題，能夠在考慮巖石工程開挖過程影響的基礎上，結合應力波傳播的數值模擬，較為精確地確定巖石體中聲發射/微震事件的空間位置。將已形成的空區形態作為已知條件，結合數值模擬將空區對波傳播路徑的改變及由此造成的波傳播路程的變化、波到達傳感器的滯后時間加以量化，顯著降低了因空區存在誘發的聲發射/微震事件定位誤差。另外，在定位算法中聯合使用了網格搜索及誤差權重系數法，既避免了迭代算法中過分依賴初始迭代值和不收斂的缺點，又突破了網格尺度對定位結果的限制。

技術領域

本發明屬于礦山開采中聲發射/微震事件定位方法技術領域，涉及一種存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法。

背景技術

我國經濟的高速增長極大地刺激了資源、能源的開發，其中大部分涉及巖石工程。巖石工程的施工過程會引起巖石體內部破裂面的形成并同時伴隨應力波的傳播，這種現象被稱為聲發射(頻率高、振幅小)或微震(頻率低、振幅大)。聲發射/微震是巖石體破裂過程的伴生現象，與巖石體的物理力學行為具有密切的關系，因此，可通過對聲發射/微震監測信息的分析來推斷巖石體的受力狀態及破裂程度，進而預警與控制巖石體的失穩性破壞。

近年來聲發射/微震監測技術已逐漸被世界各國所重視，并在國內外大量室內巖石實驗及巖石工程中得到應用。中國國家安全監管總局2010年出臺了在金屬非金屬地下礦山須安裝安全避險“六大系統”的規定，聲發射/微震監測技術作為可滿足“六大系統”中地壓監測監控系統相關要求的有力工具己逐漸在國內礦山中開始了大規模應用。

聲發射/微震事件定位是該技術的核心功能之一，能否進行精確的定位是聲發射/微震監測系統是否有效發揮作用的關鍵評價指標。在采礦工程中，為了經濟效益往往多水平、多空區同時開采，而由于聲發射/微震監測系統高昂的價格(一套8通道的高質量監測系統在20萬元以上)及目標監測范圍(往往包括多個空區或多個水平)及監測效果(定位精度一般要求在10m左右)的要求，傳感器的布設間隔一般在50-120m左右。因此，大量巖石體內部的破裂位置與傳感器間之間存在空區阻隔，巖石體破裂誘發的應力波必然要繞過空區才能傳播至傳感器位置被采集到，波傳播路徑及傳播路程的改變會導致波傳播時長的改變，忽略這一影響因素會導致定位結果誤差的增加，但目前廣泛應用的定位算法沒有考慮空區對波傳播路徑的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法，克服了由于巖體開挖影響下波速輸入不準而影響定位精度的難點問題，能夠在考慮巖石工程開挖過程影響的基礎上，結合應力波傳播的數值模擬，較為精確地確定巖石體中聲發射/微震事件的空間位置。

本發明提供一種存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法，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；

步驟3、聲發射/微震事件定位：根據走時矩陣建立到時差矩陣/向量，匹配搜索及聲發射/微震事件定位。

在本發明的存在空區條件下的聲發射/微震事件定位方法中，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將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；