1.一种基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,具体步骤为:
1)采集微震台网布置信息和微震监测数据;
2)确定微震数据集补偿目标区域及其周围微震台站的布设信息,并根据周围微震台站的布设信息对步骤1)采集的微震监测数据进行筛选,获得补偿目标区域周围微震台站接收到的震动波波形;
3)计算微震事件能级和微震事件与微震台站的距离,建立震源能级‑距离坐标系;
4)根据补偿目标区域周围微震台站对微震事件波形的标记情况,计算每个微震台站在上述区域内对震动波的探测概率分布;
5)根据获得的每个微震台站对震动波的探测概率分布,计算补偿目标区域周围微震台站在补偿目标区域内对不同能级微震事件的探测概率分布;
6)网格化补偿目标区域,根据步骤5)得出各能级微震事件的探测概率分布结果,对补偿目标区域周围微震台站未探测出不同能级微震事件的能量与频次进行补偿,从而获得补偿目标区域的完整微震数据集;
7)重复步骤2)至6)对整个微震台网布置下的其余区域,进行微震能量和频次的补偿,最终获得整个微震台网布置下的完整微震数据集。
2.根据权利要求1所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,所述微震台网布置信息包括微震台网布置时间、微震台网布置图、微震台站挪移记录;所述微震监测数据包含微震波形文件和微震数据,其中微震数据包括微震事件发生的时间、位置和能量,各个微震台站接收微震事件震动波的到时标记情况。
3.根据权利要求1所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,所述补偿目标区域周围必须存在四个及四个以上微震台站。
4.根据权利要求1所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,所述步骤2)具体为:根据补偿目标区域周围微震台站的布置时间,筛选采集的微震数据,获得此时间区间内的所有微震事件;根据上述获得微震事件的波形通道分布,获得补偿目标区域周围微震台站所接收到的所有波形文件。
5.根据权利要求1所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,步骤3)具体为:(1)获得微震事件i与微震台站b之间的震源距离R:
其中,(xb,yb,zb)表示第b个微震台站的位置坐标,(xi,yi,zi)表示微震事件i的震源坐标;i为一个数据集合,包含筛选后的全部微震事件;
(2)通过震动波质点峰值速度ppv和震源距离R,计算微震事件的能级logE:logE=c1 log(ppv)+c2 logR+c3 (2)其中,c1、c2、c3为现场观测确定的常数;以震源距离R为纵坐标,以微震事件的能级logE为横坐标,建立震源能级‑距离坐标系。
6.根据权利要求1所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,步骤4)具体为:a)设补偿目标区域周围有A个微震台站,以震动波波形是否被A个台站中的某一个台站b所标记,将震动波分为被标记和未被标记两类,进而将震动波对应的微震事件分为被标记和未被标记两类;
b)将步骤a)中分类的微震事件,投影到震源能级‑距离坐标系中,获得补偿目标区域微震事件被台站b的标定情况分布图;
c)通过公式(3)、(4)、(5)计算得到震源距离‑能级域中两个微震事件的距离RE:ΔlogE=logE1‑logE2 (3)ΔR=|c2 logR1‑c2 logR2| (4)其中,ΔlogE为两个微震事件之间的横坐标差值,ΔR为两个微震事件之间的纵坐标差值;
d)网格化震源能级‑距离坐标系,用j表示网格节点,RE表示微震事件到节点j的距离,设置网格数据搜索半径r,将以节点j为圆心,r为半径的范围内的所有微震事件作为数据样本S,通过公式(6)、公式(7)计算节点j处震动波被台站b探测的概率Pbj:若S>0,则节点j处PWb计算公式为:
其中S+表示样本S中被标记的微震事件个数;
若S=0,则节点j处Pbj计算公式为:
其中j1、j2、j3、j4表示节点j周围的4个节点;
全部节点计算后获得补偿目标区域微震台站b对震动波的探测概率Pb的分布,重复步骤a)~d)获得补偿目标区域所有微震台站对震动波的探测概率P分布。
7.根据权利要求6所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,为使台站对震动波的探测概率分布更加符合实际,添加约束条件对其进行进一步修正;所述约束条件为:在震源距相同时,高能级微震事件波形到时标定概率不得低于低能级微震事件,同时,在微震事件能级相同时,短震源距微震事件波形到时标定概率不得低于长震源距,若当前计算节点的P值不满足上述约束条件,则直接舍弃当前节点的计算数据,并进行下一节点的计算。
8.根据权利要求1所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,所述步骤5)具体为:①获取单个微震事件被探测的概率PE,其等于该微震事件的震动波被四个或者四个以上微震台站探测的概率,也等于1减去被三个及三个以下微震台站探测的概率之和:其中 表示n个微震台站探测到微震事件震动波的概率,n=1,2,3;
②假设补偿目标区域周围有m个微震台站能探测到该微震事件的震动波到时,获得其所有微震台站的组合③获得 中第k个微震台站组合对该微震事件震动波的探测概率
其中G(p)表示组合中用于微震事件震动波探测的第p个微震台站, 表示第p个微震台站震动波到时探测概率, 表示组合中未用于微震事件震动波探测的第q个微震台站,表示被排除的第q个微震台站震动波到时探测概率;
④通过公式(11)获得n个微震台站探测到微震事件震动波的概率 将其带入公式(8),获得单个微震事件被探测的概率PE;
⑤选择与步骤①能级一致的各个微震事件,并分别重复步骤①至④,从而获得补偿目标区域该能级微震事件被探测的概率分布;
⑥改变微震事件能级,重复步骤①至⑤,从而获得补偿目标区域周围微震台站对不同能级微震事件的探测概率PE。
9.根据权利要求1所述基于微震系统探测概率的矿山微震能量‑频次补偿方法,其特征在于,所述步骤6)具体为:(Ⅰ)网格化补偿目标区域,设某一网格节点t内有u个微震事件,选定步骤5)中获得的某一能级的探测概率分布,获得对应的网格节点t内微震事件被探测的概率PE(xt,yt,log Et);
(Ⅱ)通过公式(12)计算网格节点t内理论应有的微震事件总数Qsum;
其中PE(x1,y1,log E1)、PE(x2,y2,log E2)…PE(xu,yu,log Eu)为u个微震事件分别对应网格节点t的探测概率;
(Ⅲ)通过公式(13)计算网格节点t内理论应有的微震事件的能量总和Esum;
其中,E1,E2,E3…Eu为网格节点t内u个微震事件分别对应节点的能量;
(Ⅳ)重复步骤(Ⅰ)至(Ⅲ)获得补偿目标区域选定能级下所有网格节点理论应有的微震事件总数和能量;
(Ⅴ)改变步骤(Ⅰ)中选定的能级,重复步骤(Ⅰ)至(Ⅳ),并将所有能级的微震事件总数和能量分别叠加,从而获得补偿目标区域的完整微震数据集。