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基于时频稀疏性分析法的低信噪比微震事件识别与恢复

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地球物理学报 2014年第8期57卷 2656-2665页

作者：王鹏常旭王一博王璐琛翟鸿宇中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

微震监测是直观评价压裂过程和压裂效果的有效手段.微震事件识别是微震监测的首要步骤.然而对于低信噪比微震监测数据,常规识别方法很难取得满意效果.基于微震事件在时频域中的稀疏性,本文提出利用Renyi熵值表示微震监测数据的时频稀疏... 详细信息

微震监测是直观评价压裂过程和压裂效果的有效手段.微震事件识别是微震监测的首要步骤.然而对于低信噪比微震监测数据,常规识别方法很难取得满意效果.基于微震事件在时频域中的稀疏性,本文提出利用Renyi熵值表示微震监测数据的时频稀疏程度,并以时频距离为约束条件,建立以低熵值的道数为判别阈值的目标函数.本文方法能在识别出微震事件的同时,恢复出较为清晰的微震事件.通过数值计算和对实际监测数据的测试,表明该方法对低信噪比的微震监测数据有较好的处理效果.

关键词：微震事件低信噪比时频稀疏事件识别事件恢复

基于InSAR监测的鹤岗矿区地壳形变特征与冲击地压相关性研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：付兴宋健康张拓张宏伟刘天昊陈世威金波李玉辽宁工程技术大学矿业学院中国地震局工程力学研究所中国地震台网中心

冲击地压是地质动力环境与开采工程扰动耦合作用的结果，矿区地壳形变特征是地质动力环境的重要影响因素之一，能够直观反映井下工作面开采上覆煤岩体结构受力变形-失稳的动态演化特征。而开采工程扰动又使得煤岩体的应力升高，能量积... 详细信息

冲击地压是地质动力环境与开采工程扰动耦合作用的结果，矿区地壳形变特征是地质动力环境的重要影响因素之一，能够直观反映井下工作面开采上覆煤岩体结构受力变形-失稳的动态演化特征。而开采工程扰动又使得煤岩体的应力升高，能量积聚，达到煤岩临界条件时，则易诱发能量的瞬时释放，造成冲击地压的灾害发生。因此，矿区区域地壳形变特征与冲击地压之间有密切的联系。为了深入分析矿区地壳形变特征与冲击地压微震能量事件的关联，以鹤岗矿区的InSAR监测数据为基础，研究了富力煤矿、兴安煤矿和峻德煤矿地表形变的时空演化特征，并以峻德煤矿17层三四区二段工作面为例，选取了该区域的10个点位的InSAR监测结果，将其平均地壳形变量特征与冲击地压微震总能量进行综合分析，定量确定了大能量微震事件发生与区域地壳形变的“时-空-强”特征。研究表明：峻德煤矿井田地壳垂直形变量与17层微震事件总能量变化趋势是一致性达到69%，在时间频度上有较高的一致性。选取典型时段（2020.12.02-2021.12.28）24次大能量微震事件发生的能量大小与震中距与10个监测点位的平均形变量进行皮尔森相关性分析，得出微震能量大小与平均形变量呈正相关，相关系数为0.56，震中距与平均形变量呈负相关，相关系数为-0.75，反映了地壳形变特征与冲击地压的空间和强度关系，说明了InSAR监测在时间、空间、形变量与微震监测的微震事件有较高的匹配度。

关键词： InSAR 冲击地压地壳形变特征微震事件震中距

基于卷积神经网络与原始波形的微震与爆破事件辨识方法

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Journal of Central South University 2020年第10期27卷 3078-3089页

作者：董陇军唐正李夕兵陈永超薛锦春 School of Resources and Safety Engineering Central South UniversityChangsha 410083China School of Energy and Mechanical Engineering Jiangxi University of Science and TechnologyNanchang 330013China

微震监测系统作为深部矿山地压监测的有效手段之一,其作用原理是分析微震事件包含的力学参数,为岩体稳定性分析提供最准确的信息。准确地辨识微震事件与爆破事件决定了微震监测技术预警的时效性与准确性。鉴于微震事件和爆破事件的地震... 详细信息

微震监测系统作为深部矿山地压监测的有效手段之一,其作用原理是分析微震事件包含的力学参数,为岩体稳定性分析提供最准确的信息。准确地辨识微震事件与爆破事件决定了微震监测技术预警的时效性与准确性。鉴于微震事件和爆破事件的地震波形具有不同的特征,本文建立了一种基于卷积神经网络的微震事件和爆破事件辨识模型。首先将采集到的微震与爆破事件波形分别组成训练集(微震爆破事件各5250个)、测试集(微震爆破事件各1500个)以及验证集(无标签的微震爆破事件各750个),将分类得到的数据集进行预处理并在CPU模式下输入至构建好的卷积神经网络模型中进行训练。结果显示训练集中微震事件识别的准确率为99.46%,爆破事件识别的准确率为99.33%,验证集中微震事件识别的准确率为100%,爆破事件识别的准确率为98.13%。与其他机器学习方法进行对比,该方法拥有较高的辨识准确率。逻辑回归模型与人工神经网络模型在相同测试集下的准确率仅为54.43%和67.90%。通过绘制并对比三种模型的ROC曲线,可以看出由于使用原始波形训练模型,CNN在辨识微震与爆破事件中表现出了绝对的优势。这不仅减少了个体经验差异的影响,而且消除了提取震源参数和波形参数过程中产生的误差。证明了本文所建立的微震与爆破事件辨识方法提高了微震数据处理的速度和精度。

关键词：微震监测波形辨识微震事件爆破事件卷积神经网络

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微震与爆破事件统计识别方法及工程应用

岩石力学与工程学报 2016年第7期35卷 1423-1433页

作者：董陇军孙道元李夕兵马举陈光辉张楚旋中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 山东黄金集团有限公司焦家金矿山东莱州261441

采用人工识别方法,依托微震监测系统,建立矿山爆破与微震事件样本数据库。统计分析数据库内各事件地震力矩、事件总能量、事件P波能量与S波能量比、事件的静压力降、事件的发生时间、传感器触发数量和拐角频率等震源参数特征;对比分析... 详细信息

采用人工识别方法,依托微震监测系统,建立矿山爆破与微震事件样本数据库。统计分析数据库内各事件地震力矩、事件总能量、事件P波能量与S波能量比、事件的静压力降、事件的发生时间、传感器触发数量和拐角频率等震源参数特征;对比分析首次峰值到时、首次峰值幅值、最大峰值到时及最大峰值幅值的概率密度分布特征;通过FFT变换,统计分析2类事件信号的主频分布规律。依据各参数的概率密度分布及其识别效果,结合特征参数获取的难易程度,最终选取事件的地震力矩对数,事件的能量对数,事件的传感器触发数量,首次峰值幅值对数及最大峰值到时对数和信号的主频为特征参数,建立矿山微震与爆破事件自动识别的统计学模型。该模型对样本的回检结果显示,50组建模样本的准确率为100%,50组测试样本的准确率为94%。将该模型应用于采场大块矿石的二次破碎事件识别中,识别结果与实际相符,解决了单纯依靠信号特征识别导致该类事件极易与微震事件混淆的问题。该方法误判率低,特征参数较易获取,是矿山微震与爆破事件识别的一种有效方法,可在实际工程中推广应用。

关键词：采矿工程震源参数波形特征频谱分布微震事件

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微震事件与工作面推进关系研究

煤矿开采 2010年第6期15卷 96-98页

作者：刘虎李振中山东唐口煤业有限公司生产技术科山东济宁272055 山东唐口煤业有限公司安监处山东济宁272055

为了研究微震事件与推采的关系,采用波兰ARAMIS M/E井下微震监测系统对唐口煤业公司2304,2306采煤工作面的微震情况进行了长期观测,通过几个月的观测,得出了微震事件与推采存在着密切的关系,能量较大的微震事件一般是在推进度变化较大... 详细信息

为了研究微震事件与推采的关系,采用波兰ARAMIS M/E井下微震监测系统对唐口煤业公司2304,2306采煤工作面的微震情况进行了长期观测,通过几个月的观测,得出了微震事件与推采存在着密切的关系,能量较大的微震事件一般是在推进度变化较大的时候发生,认为推进度保持小幅度变化时,煤岩体内积聚的能量是逐渐增大的,能量处于稳定释放状态,当推进速度达到一定程度后,这种稳定状态将被破坏,此时由于能量突然释放从而导致大能量事件的发生,为此提出了有利于安全生产的几点建议。

关键词：微震事件工作面推进速度

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顶板疏水对微震事件分布规律影响研究

煤炭与化工 2023年第9期46卷 57-60页

作者：芦盛亮司广宏郝军潞安化工集团余吾煤业公司山西长治046000

顶板富水区采前疏水降压可诱发的工作面矿压显现,给顶板富水工作面煤层安全开采带来威胁。本文结合余吾煤业N1105工作面疏水降压过程,对顶板富水工作面疏水后回采进行微震监测,发现在顶板疏水后,富水区边缘及其外部的微震事件频次和能... 详细信息

顶板富水区采前疏水降压可诱发的工作面矿压显现,给顶板富水工作面煤层安全开采带来威胁。本文结合余吾煤业N1105工作面疏水降压过程,对顶板富水工作面疏水后回采进行微震监测,发现在顶板疏水后,富水区边缘及其外部的微震事件频次和能量远远高于富水区域内,微震能量峰值位置距富水区边缘70~80 m,说明此区域为矿压显现防治重点区域。研究结果可以为煤矿顶板疏水降压引起的矿压事故防治提供一定的指导。

关键词：顶板富水工作面疏水矿压微震事件

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工作面推进速度对微震事件的影响分析

陕西煤炭 2022年第4期41卷 147-151页

作者：邓天田晓兵张怀忠董哲陕西彬长胡家河矿业有限公司陕西咸阳713600

为探究工作面推进速度对微震事件的影响,以胡家河煤矿401111回采工作面为研究背景,通过对回采工作面推进全过程中不同时期推进速度对微震事件发生频率和强度的影响进行分析,确定了不同冲击危险区域内合理的推进速度。在明确该回采工作... 详细信息

为探究工作面推进速度对微震事件的影响,以胡家河煤矿401111回采工作面为研究背景,通过对回采工作面推进全过程中不同时期推进速度对微震事件发生频率和强度的影响进行分析,确定了不同冲击危险区域内合理的推进速度。在明确该回采工作面的冲击危险性因素分别为强冲击倾向性煤层、高应力分布、上覆坚硬顶板的基础上,发现回采速度的突然降低或者升高均会导致微震事件出现异常。回采期间微震能量和回采速度同时增加的情况下,冲击地压发生的危险性将会上升;在中等冲击危险区域内,日进尺应保持在不大于5.6 m/d,在强冲击危险区域内,日进尺应保持在不大于4.0 m/d;在特殊开采阶段或者穿越地质构造区需要合理优化回采速度来保障生产安全。

关键词：冲击地压回采速度微震事件冲击危险性高应力分布

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微震事件与推进速度控制研究

煤矿安全 2012年第11期43卷 201-203页

作者：郭念波王应启郑有雷桂兵王志峰兖州煤业股份有限公司济三煤矿山东济宁272169

根据济三煤矿163下05工作面回采期间的微震事件、矿压显现程度以及钻屑法监测结果,指出了推进速度的变化可以在一定程度上影响工作面周围震动能量的释放过程,当工作面每日推进度为4.8～5.6 m,每日震动次数较少、震动能量都较低。通过分... 详细信息

根据济三煤矿163下05工作面回采期间的微震事件、矿压显现程度以及钻屑法监测结果,指出了推进速度的变化可以在一定程度上影响工作面周围震动能量的释放过程,当工作面每日推进度为4.8～5.6 m,每日震动次数较少、震动能量都较低。通过分析工作面回采进尺与冲击矿压发生之间的关系,找出两者之间的相互作用,并对微震事件的发生与推进速度的关系进行研究,以期在达到预防冲击矿压灾害事故的基础上,确定工作面合理的推进速度,并提出以回采进尺为标准之一的冲击矿压防范标准,可在后期同水平同采区内的工作面生产阶段起到指导作用,为矿井的安全生产提供有力保障。

关键词：微震事件推进速度冲击矿压进尺标准控制研究

基于波形特征的露天钼矿微震事件的识别分析——以卓资山钼矿为例

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震灾防御技术 2019年第3期14卷 662-676页

作者：赵艳红包金哲王树波翟浩魏建民杨智升张晖赵铁锁苏日亚王磊王鑫贾昕晔刘芳内蒙古自治区地震局

基于前人研究成果以及现场的实测结果,采用卓资山露天钼矿微震监测项目产出资料,提取了5类微震事件的波形特征和时频特征。波形特征显示:微地震的振幅、辐射均匀性和频率变化特征表明微地震是由于岩层受到单力偶和剪切力作用破裂而产生... 详细信息

基于前人研究成果以及现场的实测结果,采用卓资山露天钼矿微震监测项目产出资料,提取了5类微震事件的波形特征和时频特征。波形特征显示:微地震的振幅、辐射均匀性和频率变化特征表明微地震是由于岩层受到单力偶和剪切力作用破裂而产生;爆破具有P波初动方向向上、S波不易识别的特点,包含"初震段、主震段、尾波段"三段变化形态;小型边坡滑坡波事件属楔体滑坡,是由多个"加速-缓冲-终止"构成,波形是由包络线呈"V"字形的多组脉冲波列组成;机械开采震动事件具有自振能量不变、脉冲幅度相差很大、持续时间间隔不确定的特点;运输车辆波形振幅具有形态"弱-强-弱"、等频率、包络线呈多段纺锤形的特征。时频空间分布可以分为相对独立、界限分明的两类:一类包含微地震、爆破、机械开采、小型边坡滑坡事件,另一类只包含车辆运输事件。

关键词：卓资山露天钼矿微震事件时频特征