微震速度模型和微震定位算法的研究与实现
目录
摘要 ...................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................... II 目录 ................................................................................................................................... I V 第一章绪论. (1)
§1.1 课题的研究背景和意义 (1)
§1.2 微震监测技术国内外研究现状 (2)
§1.3 本文的主要研究内容及结构安排 (4)
第二章微震监测技术原理 (7)
§2.1 微震定位原理 (7)
§2.1.1 线性定位法 (8)
§2.1.2 微震经典定位法之Geiger定位法 (8)
§2.1.3 微震定位中的经典目标函数—到时差适应函数 (9)
§2.2 微震波简介 (10)
§2.2.1 微震监测技术原理 (10)
§2.2.2 微震波简介 (11)
§2.3 微震P波速度模型 (12)
§2.3.1 微震P波校正波速模型的原理 (12)
§2.3.2微震P波校正波速模型的建立 (12)
§2.4 本章小结 (13)
第三章基于空间几何不等式关系的微震波速模型 (14)
§3.1微震等效波速最大值（上界）的限定不等式 (14)
§3.2 微震等效波速模型 (16)
§3.3 算法性能分析 (18)
§3.4 柿竹园工程实例 (20)
§3.5 本章小结 (22)
第四章经纬度坐标下矿山微震震源深度的测定方法 (23)
§4.1 微震线性定位法的改进 (23)
§4.2 矿山微震震源深度的测定方法 (24)
§4.3 实例验证结果与分析 (25)
§4.4 本章小结 (28)
第五章微震监测软件系统的实现 (29)
§5.1 微震实时监测模块 (29)
目录
§5.1.1 微震实时监测模块简介 (29)
§5.1.2 微震实时监测工作界面和相关操作简介 (30)
§5.2 微震监测数据处理模块 (33)
§5.2.1 微震监测数据处理模块简介 (34)
§5.2.2 微震监测数据处理AIC理论和相关操作介绍 (34)
§5.3 微震定位事件三维可视化模块 (37)
§5.3.1 微震定位算法分析归纳 (37)
§5.3.2 微震定位事件三维可视化模块简介 (38)
§5.3.2 微震定位事件三维可视化模块操作简介 (39)
§5.4 本章小结 (41)
第六章三道沟井田工程实践 (43)
§6.1 实验区地理概况 (43)
§6.1.1 项目背景 (43)
§6.1.2 三道沟井田地理位置 (43)
§6.1.3 三道沟井田微震地质特征 (44)
§6.2 实验区微震监测施工 (45)
§6.2.1 实验设备简介 (45)
§6.2.2 设备施工步骤 (46)
§6.2.2 实验现场台站分布 (46)
§6.3 实验结果及误差分析 (48)
§6.3.1 实验概述 (48)
§6.3.2 微震速度模型结果分析 (49)
§6.3.3 经纬度坐标下矿山微震震源深度测定方法结果分析 (49)
§6.4 本章小结 (52)
第七章总结与展望 (53)
§7.1 总结 (53)
§7.2 展望 (54)
参考文献 (56)
致谢 (59)
作者在攻读硕士期间的主要研究成果 (60)
第一章绪论
第一章绪论
§1.1 课题的研究背景和意义
微震监测技术是地球物理实时监测技术的一种，主要利用岩体破裂过程中产生的微震信号来研究和评价岩土工程中岩体稳定性。此技术可以有效地监测到矿山动力灾害，根据震源定位以及发生震动的时间确定是否有微震事件发生，并据此计算得出释放能量，然后记录微震活动发生的频率与强弱，结合微震事件分布位置分析矿山中存在的隐患[1-5]。
微震监测技术的研究首先应用于地震预报，之后被用于监测和防治矿山岩体中发生的微震活动，用此技术及时监测并预报矿震可有效避免矿难及盗采事件的发生，保证矿山的安全生产[6-10]。本次课题主要研究微震监测技术应用于监控地方煤矿的防盗采事件，由于目前煤矿开采管理机制不够完善造成越界开采的事件时常发生。这些违法越界开采事件不仅造成了国家煤矿资源损失，而且导致矿井相互连通具有很大的安全隐患，很容易造成煤矿透水、瓦斯爆炸等重大安全事故。
2012年12月1日黑龙江省七台市福瑞祥煤矿有限责任公司八井由于越界开采违规作业致使井下透水事件的发生[11]。
2013年4月14日贵州金沙发生一起由于越界开采、违规开采造成7人遇难2人受伤的矿难[12]。
2014年8月19日3时56分，安徽省淮南市东方煤矿由于非法越界开采引发了特大瓦斯爆炸事故。事故中有27人遇难、1人受伤，直接经济损失高达4511多万元[12]。据调查发现，从2010年9月到2014年8月19日事故发生，该矿违法越界开采长达近4年，开采C13煤层面积约0.27平方千米，开采量共计20余万吨。淮南市国土资源局对小煤矿超层越界开采监督检查不到位，在煤矿资源开采方面存在监督不力的问题，负有一定责任。
神东煤炭集团公司地跨陕、蒙、晋三省区，辖属大型国有井工矿18个（19井），矿井周边地方煤矿众多，曾多次发生地方煤矿越界开采神东矿井资源的情况[13-14]，造成资源破坏、开采困难，带来重大安全隐患，同时造成重大经济损失。为制止地方煤矿越界开采神东矿井煤炭资源，神东煤炭集团公司于2006年成立了地方煤矿监测站，定期对地方煤矿的开采动态进行检测，但由于个别地方煤矿（神木境内）经常故意阻拦或刁难地方煤矿监测站的监测工作，导致小面积越界开采行为屡有发生。当前，神东煤炭集团所属哈拉沟、锦界及榆家梁等矿井，周边仍然存在小矿越界开采现象[13]。
为了从本质上改善以上煤矿越界开采的问题，亟待进行防越界开采的微震监测研究。煤矿防越界开采微震监测技术是以拾取煤矿盗采过程中所激发地震波中的纵、横波初至时间为数据源，通过相应的微震定位算法，精确定位出煤矿越界开采的位置坐