一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法

摘要

本发明公开了一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，先采集矿震产生的地震波波形信号，然后利用已知的P波初至自动识别方法分别确定每个通道上震动波形的P波初至到时tP，对n个通道，可形成P波初至识别到时向量T；利用任意两个通道间相关性判断公式计算到时相关矩阵R，用于判断两通道识别的信号是否属于同一矿震；对相关矩阵R，采用有效通道识别方法确定含有有效矿震信号的通道k和识别的P波初至到时以通道k为基准，判断其他通道是否为干扰信号，若是，则剔除对应识别的P波初至到时。因此本发明能够有效剔除矿震信号中干扰信号的P波初至到时，提高了矿震震源定位的准确性和可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，属于矿震波检测技术领域。

背景技术

能量较大的矿震易引发冲击地压灾害。随着煤炭行业的生产重心向深部转移，以及煤炭开采强度增大和开采条件日益复杂，采掘活动中的矿震事件越来越多，大能量矿震呈现频发态势，从而导致重大安全风险。为进行冲击危险的可靠、快速监测预警，以及对大能量矿震的及时报警，有必要对微震监测系统记录的矿震信号进行快速、准确的P波初至到时识别分析。已有的能量分析法、偏振分析法、高阶统计量方法、分形分维法、AIC法、频谱分析法或人工神经网络法可对P波初至进行识别，但煤矿井下环境复杂，存在各种干扰信号，例如打钻施工信号、矿车通过信号、开关激励信号等，这些信号有时会混入记录的有效矿震信号中，而上述方法均无法进行分辨，导致识别时出现严重偏差，从而无法满足现场对矿震参量自动准确分析和报警的要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，能够有效剔除矿震信号中干扰信号的P波初至到时，提高后续矿震震源定位的准确性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，具体步骤为：

(1)对矿井采集的矿震信号进行P波初至到时自动识别

利用井下安装的微震监测系统采集煤矿采掘工作面附近产生的矿震信号，其中地面记录单元负责实时判断每个地震波接收通道采集的信号中是否包含矿震信号，若包含矿震信号的通道数n大于4，则记录各个矿震信号，并采用已知的P波初至拾取方法对记录的矿震信号进行自动分析，形成P波初至到时向量

(2)判断各通道识别P波初至到时之间的相关性

在西安80坐标系下，测量确定微震监测系统中各个地震波接收通道的空间坐标[xy z]，同时由已知震源位置的放炮信号反向确定矿井巷道内各个通道的P波波速值V

其中，[x

当R

(3)利用相关矩阵R确定包含有效矿震信号(有效矿震信号为不含干扰信号的矿震信号)的有效通道

对相关矩阵R

按每列求和得行向量

(4)基于有效通道剔除矿震信号中干扰信号的P波初至到时

以确定的通道k为基准，利用下式

其中，

根据上述公式依次判断各个通道上识别的P波初至到时的合理性，若任一通道不满足上式，则确认该通道为干扰信号，将其P波初至到时剔除。

进一步，所述已知的P波初至拾取方法为能量分析法、偏振分析法、高阶统计量方法、分形分维法、AIC法、频谱分析法或人工神经网络法中的一种。

进一步，所述地震波接收通道为地震波拾震器。

与现有技术相比，无需额外增设新的设备，本发明先采集矿震产生的地震波波形信号，然后利用已知的P波初至自动识别方法分别确定每个通道上震动波形的P波初至到时t

附图说明

图1是本发明的工作流程图；

图2是实施例中采用能量分析法识别的某矿震信号的P波初至到时的信号图。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1所示，实施例1：具体步骤为：

(1)对矿井采集的矿震信号进行P波初至到时自动识别

利用井下安装的微震监测系统采集煤矿采掘工作面附近产生的矿震信号，其中地面记录单元负责实时判断每个地震波接收通道采集的信号中是否包含矿震信号，如图2所示，包含矿震信号的通道数n＝6，记录各个矿震信号，并采用已知的能量分析法对记录的矿震信号进行自动分析，形成P波初至到时向量

(2)判断各通道识别P波初至到时之间的相关性

在西安80坐标系下，为了方便计算，重新确定当前矿井采掘工程面图左下角的边界点为原点，将坐标系进行平移，测量确定微震监测系统中各个地震波接收通道的空间坐标[x y z]，如下表

同时由已知震源位置的放炮信号反向确定矿井巷道内各个通道的P波波速值V

其中，[x

当R

(3)利用相关矩阵R确定包含有效矿震信号的有效通道

对相关矩阵R按每列求和得行向量

确定有效矿震信号的通道k为行向量R

(4)基于有效通道剔除矿震信号中干扰信号的P波初至到时

以确定的通道4为基准，利用下式

其中，

根据上述公式依次判断通道1、2、3、5、6上识别的P波初至到时的合理性，发现仅有通道2不满足上式，因此确认该通道2接收的为干扰信号，将其P波初至到时剔除。

进一步，所述地震波接收通道为地震波拾震器。

上述微震监测系统及各个地震波接收通道的布设位置均为现有设备。