[發明專利]一種剔除礦震信號中干擾信號P波初至到時的方法

有效

• 申請號: 202011009226.X
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112180437B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 鞏思園;張汝佩;牛佳勝;沈威;劉志文;白金正;陸強;葛慶
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;華亭煤業集團有限責任公司;淮陰工學院;徐州弘毅科技發展有限公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種剔除礦震信號中干擾信號P波初至到時的方法，先采集礦震產生的地震波波形信號，然后利用已知的P波初至自動識別方法分別確定每個通道上震動波形的P波初至到時t_P，對n個通道，可形成P波初至識別到時向量T；利用任意兩個通道間相關性判斷公式計算到時相關矩陣R，用于判斷兩通道識別的信號是否屬于同一礦震；對相關矩陣R，采用有效通道識別方法確定含有有效礦震信號的通道k和識別的P波初至到時以通道k為基準，判斷其他通道是否為干擾信號，若是，則剔除對應識別的P波初至到時。因此本發明能夠有效剔除礦震信號中干擾信號的P波初至到時，提高了礦震震源定位的準確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種剔除礦震信號中干擾信號P波初至到時的方法，屬于礦震波檢測技術領域。

背景技術

能量較大的礦震易引發沖擊地壓災害。隨著煤炭行業的生產重心向深部轉移，以及煤炭開采強度增大和開采條件日益復雜，采掘活動中的礦震事件越來越多，大能量礦震呈現頻發態勢，從而導致重大安全風險。為進行沖擊危險的可靠、快速監測預警，以及對大能量礦震的及時報警，有必要對微震監測系統記錄的礦震信號進行快速、準確的P波初至到時識別分析。已有的能量分析法、偏振分析法、高階統計量方法、分形分維法、AIC法、頻譜分析法或人工神經網絡法可對P波初至進行識別，但煤礦井下環境復雜，存在各種干擾信號，例如打鉆施工信號、礦車通過信號、開關激勵信號等，這些信號有時會混入記錄的有效礦震信號中，而上述方法均無法進行分辨，導致識別時出現嚴重偏差，從而無法滿足現場對礦震參量自動準確分析和報警的要求。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種剔除礦震信號中干擾信號P波初至到時的方法，能夠有效剔除礦震信號中干擾信號的P波初至到時，提高后續礦震震源定位的準確性和可靠性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種剔除礦震信號中干擾信號P波初至到時的方法，具體步驟為：

(1)對礦井采集的礦震信號進行P波初至到時自動識別

利用井下安裝的微震監測系統采集煤礦采掘工作面附近產生的礦震信號，其中地面記錄單元負責實時判斷每個地震波接收通道采集的信號中是否包含礦震信號，若包含礦震信號的通道數n大于4，則記錄各個礦震信號，并采用已知的P波初至拾取方法對記錄的礦震信號進行自動分析，形成P波初至到時向量其中表示通道n的P波初至到時；

(2)判斷各通道識別P波初至到時之間的相關性

在西安80坐標系下，測量確定微震監測系統中各個地震波接收通道的空間坐標[xy z]，同時由已知震源位置的放炮信號反向確定礦井巷道內各個通道的P波波速值V_P，若確定的各個通道的P波波速值V_P不相同，則取最小值作為區域內各個通道的P波波速值V_P，將步驟(1)得出的各個通道P波初至識別到時，利用通道相關性計算公式任意兩者相互組合計算，進而形成相關矩陣R，具體為：

其中，[x_i y_i z_i]為通道i的空間坐標；[x_j y_j z_j]為通道j的空間坐標；為通道i的P波初至到時；為通道j的P波初至到時；

當R_ij＝1時，通道i和通道j記錄的礦震信號確定為同一礦震震源激發的信號；當R_ij＝0時，說明通道i和通道j上的信號不相關；最終將得出的數據組成相關矩陣R；

(3)利用相關矩陣R確定包含有效礦震信號(有效礦震信號為不含干擾信號的礦震信號)的有效通道

對相關矩陣R