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专利号: 202310175183X
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:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于震源机制与定位误差校准的强矿震预测方法,包括以下步骤:S1.采集煤矿采掘过程中产生的微震数据;

S2.基于所述步骤S1中的微震数据确定目标震源群;

利用所述目标震源群中所有震源的微震数据获取所述目标震源群中所有震源的震源机制解;

基于所述震源机制解获取所述目标震源群中所有震源的震源方位角和震源倾角;

S3.对所述步骤S2中的目标震源群中所有震源进行定位误差分析,获取所有震源的定位分布概率密度,具体为:采用P波初至定位算法进行定位误差仿真试验,所述P波初至定位算法的核心公式如式(24)~(26)所示,同时,为量化人工标波误差和速度模型精度对于定位误差的影响,引入人工标波误差因子δp和速度模型误差因子δv,其中δp和δv均为服从正态分布的随机数,并在此基础上进行数值仿真即定位误差仿真试验,计算受标波和速度模型误差影响下微震事件的分布概率;

rα=tα+δαp‑t0‑Tα(x0,y0,z0)       (25)式中,Φ(t0,x0,y0,z0)为定位目标函数;rα为第α个台站理论到时和标记到时的残差;tα为第α个台站的P波标记到时;t0为震源的发震时刻;Tα(x0,y0,z0)为第α个台站的理论到时;

(x0,y0,z0)为震源空间坐标;vp为P波平均波速;

S4.基于所述步骤S2得到的所有震源的震源方位角和震源倾角,以及所述步骤S3得到的所有震源的定位分布概率密度对目标震源群中所有微震事件进行聚合分析并构建强矿震预测指数以进行强矿震预测。

2.根据权利要求1所述的强矿震预测方法,其特征在于:所述步骤S2中利用所述目标震源群中所有震源的微震数据获取所述目标震源群中所有震源的震源机制解,以及基于所述震源机制解获取所述目标震源群中所有震源的震源方位角和震源倾角的方法,包括如下步骤:S21.对所述目标震源群中所有震源的微震数据进行层次聚类,将震源划分为不同类别,包括以下步骤:S211.设置初始聚类类别;

S212.基于所述初始聚类类别对所述微震数据进行聚类,获得微震数据聚类结果,计算初始类别的微震平均聚集度;

S213.增加聚类类别,重新对所述微震数据进行聚类,获得新的微震数据聚类结果,计算增加聚类类别后新的微震平均聚集度;

S214.比较所述步骤S212中的初始类别的微震平均聚集度和所述步骤S213中新的微震平均聚集度,若所述新的微震平均聚集度≥所述初始类别的微震平均聚集度,则继续增加聚类类别进行聚类;若所述新的微震平均聚集度<所述初始类别的微震平均聚集度,则终止聚类,输出当前类别数作为最终类别数量,并输出聚类结果,确定所述目标震源群中包括的不同类别震源;

S22.计算所述步骤S21中所述目标震源群中包括的不同类别震源的震源机制解,并计算相应类别的所述震源方位角和所述震源倾角,基于不同类别的震源机制解、所述震源方位角和所述震源倾角,获取所述目标震源群中所有震源的震源机制解、震源方位角和震源倾角。

3.根据权利要求1所述的强矿震预测方法,其特征在于:所述步骤S4中对目标震源群中所有震源进行聚合分析前须构建微震聚合原则;

所述微震聚合原则考虑微震事件震源机制与定位误差分析结果进行构建。

4.根据权利要求2所述的强矿震预测方法,其特征在于:所述步骤S22中计算所述目标震源群中包括的不同类别的震源的震源机制解,并计算相应类别的所述震源方位角和所述震源倾角的方法,包括如下步骤:S51.对同一类别中的震源进行筛选,剔除不满足远场条件的震源,获得该类别中待分析震源;

S52.求解所述步骤S51中待分析震源的震源机制;

S53.计算所有所述待分析震源在不同台站产生的理论位移和误差系数,判断所述误差系数是否大于预设值,如果是,则返回S51;若不是,则终止循环,输出对应的所述震源机制解,并基于所述震源机制解计算震源方位角和震源倾角;

S54、重复S51~S53计算不同类别震源的所述震源机制解,并计算相应类别的所述震源方位角和所述震源倾角。

5.根据权利要求4所述的强矿震预测方法,其特征在于:所述步骤S52中求解所述待分析震源的震源机制的方法,包括如下步骤:S61.计算所述待分析震源的远场位移;

S62.基于所述步骤S61中的远场位移计算震源矩张量;

S63.分解并分析所述步骤S62中的震源矩张量,获得所述震源机制。

6.根据权利要求5所述的强矿震预测方法,其特征在于:所述步骤S61中计算所述待分析震源的远场位移的方法,包括如下步骤:S71.从所述待分析震源的波形中剪切P波时域波形;

S72.结合微震记录仪的采样频率将所述步骤71得到的P波时域波形进行傅里叶变换,转化为频域波形;

S73.对所述步骤S72得到的频域波形进行衰减修正,计算所述待分析震源的远场位移。

7.根据权利要求4所述的强矿震预测方法,其特征在于:所述步骤S53中基于所述震源机制解计算震源方向角和震源倾角的方法,包括如下步骤:基于所述震源机制解,构建煤岩体破裂面特征矢量与破裂面运动方向和法向方向的关系,获取破裂面法向方向的空间矢量值,基于所述破裂面法向方向的空间矢量值构建破裂面的几何方程模型,计算所述震源方向角和震源倾角。

8.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一所述方法。

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至7任一所述方法的计算机程序。