矿震定位与可视化研究及其应用

论文摘要

矿震是由于采矿活动而诱发的矿井岩体突然失稳破坏的动力现象,是影响矿井安全生产的重大自然灾害之一。矿震一旦发生就有可能影响生产,甚至造成财产损失和人员伤亡,随着时间的推移,许多矿井将进入深部开采,矿震发生的数量将出现进一步上升的趋势,其灾害性也将日趋严重。因此,对于矿震的研究对减少灾害的损失是必不可少的。本文通过对矿震的特点、发生条件、分类和产生机理的研究和目前国内外主要的矿震监测方法的优缺点的剖析,得出了矿震监测定位系统的优点。介绍了木城涧矿震监测定位系统的监测程序和部分主程序的编程原理、功能和界面。分析了矿震信号及其震相初至的特点,采用标准差法和自回归法自动判别实际监测到的矿震波的P波初至。综述了地震定位方法,给出用于矿震的单台、两台、三台和多台定位方法的原理。结合木城涧监测定位系统,对定位方法进行了试验验证,得出这些方法是可以应用于实际的,但是存在一定的误差。利用当今流行的可视化软件建立北京木城涧矿的三维巷道模型,并将实际定位应用其中,真正实现矿震定位的三维可视化。且对矿震监测到的数据进行了有效的可视化处理,将抽象的数字、文字数据转化为直观图表。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 矿震
• 1.2.2 监测技术
• 1.2.3 定位方法
• 1.2.4 矿震可视化
• 1.3 本文主要工作
• 2 矿震的研究
• 2.1 矿震定义及分类、特征
• 2.1.1 矿震定义
• 2.1.2 矿震成因
• 2.1.3 矿震分类
• 2.1.4 矿震发生的一般规律
• 2.1.5 矿震特征
• 2.2 矿震波
• 2.2.1 矿震波的定义
• 2.2.2 矿震波的分类
• 2.2.3 矿震波的传播规律
• 2.2.3.1 弹性波的传播
• 2.2.3.2 存在衰减的粘弹性介质中波的传播
• 2.3 矿震发生的物理力学过程
• 2.3.1 矿震机理理论
• 2.3.2 完整岩石的破坏失稳机理
• 2.3.3 岩体破坏形式
• 3 矿震监测系统研究
• 3.1 微震监测原理及分类
• 3.1.1 微震监测技术原理
• 3.1.2 微震监测技术分类
• 3.2 矿震监测方法
• 3.3 矿震监测定位系统简介
• 3.3.1 矿震监测定位系统的工作流程
• 3.3.2 微震监测定位系统台站监测程序
• 3.3.3 木城涧矿震监测定位系统主程序
• 3.3.4 微震监测系统的网络连接
• 3.4 矿震监测定位系统的优点
• 3.4.1 国外主要微震监测系统简介
• 3.4.2 本文所采用微震监测定位系统的优点
• 4 矿震震相的识别
• 4.1 矿震震相的组成和特征
• 4.2 矿震信号的干扰因素
• 4.3 矿震震相的识别方法
• 4.3.1 时域分析法
• 4.3.2 频域分析法
• 4.3.3 时频分析法
• 4.3.4 模式识别的方法
• 4.3.5 综合分析法
• 4.4 矿震震相自动识别方法及应用
• 4.4.1 P波和S波初动点的特征
• 4.4.2 P波初至的自动识别
• 4.4.3 S波初至的自动识别方法尝试
• 5 震源定位与可视化及其应用
• 5.1 矿震震源定位方法
• 5.1.1 Geiger法
• 5.1.2 Geiger法的各种改进方法
• 5.1.3 多事件定位
• 5.1.4 空间域内的定位方法——台偶时差法
• 5.1.5 非线性定位方法
• 5.1.6 双重残差法（DDA）
• 5.1.7 最新定位方法——震源扫描算法（SSA）
• 5.2 本文中采用的矿震定位方法
• 5.2.1 单台定位
• 5.2.2 两台、三台定位
• 5.2.3 多台定位
• 5.3 震源定位方法的应用
• 5.3.1 震源定位方法在木城涧煤矿的应用
• 5.3.2 影响定位精度因素
• 5.4 矿震可视化研究
• 5.4.1 矿图的三维可视化
• 5.4.2 震源定位的可视化
• 5.4.3 矿震数据的可视化
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果