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专利号: 2020110074223
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种存在干扰信号下的矿震P波初至识别方法,其特征在于,具体步骤为:(1)利用微震监测系统采集含有干扰信号的矿震信号利用安装在煤矿井下巷道底板的n个地震波接收通道组成的监测网,以一定采样频率SF实时采集工作面生产和巷道掘进过程中煤岩体内发生矿震释放的震动波,并通过地面接收单元实时记录各个接收通道反馈的矿震信号;

(2)设定移动时间窗口和识别判据确定各通道P波初至到时向量设任意一个通道为通道i,其中i=1…n,对通道i上记录的矿震信号x(t),以一定长度设定三个移动时间步距为 的时间窗口,分别为前时窗口 后时窗口 和延时窗口 确定通道i的P波初至到时向量的识别判据公式且 且

其中, 为前时窗口 内信号幅值绝对值的平均值, 为第一门槛值;

为 内信号幅值绝对值的平均值与 内信号幅值绝对值的平均值的比值, 为第二门槛值; 为 内信号幅值绝对值的平均值与 内信号幅值绝对值的平均值的比值, 为第三门槛值;

根据上述识别判据公式,获得通道i的P波初至到时向量 进而n个通道,能分别形成n个不同的P波初至到时向量 其中i=1…n;

(3)根据矿震信号能量最大原则,从各个通道的P波初至到时向量中选择对应的最佳P波初至到时组成初始识别的全通道最佳P波初至到时向量T根据矿震信号能量最大原则,确定 中最大值对应的时刻 为寻找通道i最佳P波初至到时的时刻,即选取 中最接近 的时刻作为通道i的最佳P波初至到时对n个通道循环处理后,得到全通道的最佳P波初至到时向量(4)将全通道的最佳P波初至到时向量利用相关性判断公式计算到时相关矩阵R,用于判断任意两通道识别的信号是否为同一矿震震源激发的信号在西安80坐标系下,测量各个地震波接收通道的空间坐标[x y z],同时由已知震源位置的放炮信号反向确定巷道底板上各个通道的P波波速值VP,将步骤(3)得出的全通道的最佳P波初至识别到时向量,利用通道相关性计算公式任意通道i和通道j相互组合计算,进而形成相关矩阵R,具体为:

其中,Rij为相关系数;[xi yi zi]为通道i的空间坐标;[xj yj zj]为通道j的空间坐标;

为通道i的最佳P波初至到时; 为通道j的最佳P波初至到时; 为通道i的P波波速值; 为通道j的P波波速值; 为 和 之间的最小值;

当Rij=1时,通道i和通道j记录的矿震信号确定为同一矿震震源激发的信号;当Rij=0时,说明通道i和通道j上的信号不相关;最终将得出的数据组成相关矩阵R;

(5)对相关矩阵R,采用最佳有效通道识别方法确定含有有效矿震信号的通道k最佳有效通道识别方法具体为:对相关矩阵R按每列求和得行向量 确定有效矿震信号通道k为行向量RC中最大值max(RC)所在的通道,若最大值不止一个,则确定通道k为上述行向量RC中最大值max(RC)所在的多个通道中最佳P波初至到时最小的通道;

(6)以通道k为基准判断需要进行修正的干扰信号通道和确定此通道内矿震信号的最佳P波初至到时的有效识别范围

以通道k为基准,对行向量RC中小于max(RC)的各个通道i,分别确定各个通道矿震信号在范围放大系数为α时的最佳P波初至到时有效识别范围为其中,[xk yk zk]为通道k的空间坐标; 为通道k的最佳P波初至到时; 为通道i的P波波速值; 为通道k的P波波速值; 为 和 之间的最小值;

然后根据各自的有效识别范围确定各个通道i的最佳P波初至到时 是否落入该范围,若未落入则记录其为需要进行修正的干扰信号通道;

(7)以矿震信号能量最大原则识别需要进行修正的干扰信号通道对应TP在有效识别范围内的最佳P波初至到时

若 在步骤(6)确定的有效识别范围内不存在识别的到时,则 不存在,剔除该通道;若存在识别的到时,则依据矿震信号能量最大原则,在有效识别范围内按照步骤(3)重新确定通道i的最佳P波初至到时 最终完成干扰信号通道修正过程。

2.根据权利要求1所述的一种存在干扰信号下的矿震P波初至识别方法,其特征在于,所述第一门槛值、第二门槛值和第三门槛值的确定方法为:将前时窗口 后移p个采样点,经希尔伯特变换为Ei(t),计算变换后窗口内信号的平均值 和标准偏差 取第一门槛值 第二门槛值、第三门槛值取为信噪比SNR的倍数。

3.根据权利要求1所述的一种存在干扰信号下的矿震P波初至识别方法,其特征在于,所述地震波接收通道为地震波拾震器。