[发明专利]基于波形起振趋势线斜率的矿山微震和爆破信号识别方法

说明书

技术领域

本发明本发明涉及一种矿山微震和爆破信号识别方法，尤其涉及一种基于波形起振趋势线斜率的矿山微震和爆破信号识别方法。

背景技术

地震波主要分为两种，一种是表面波，一种是实体波。表面波只在地表传递，实体波能穿越地球内部。实体波(Body Wave)：在地球内部传递，又分成P波和S波两种。P波：P代表主要(Primary)或压缩(Pressure)，为一种纵波，粒子振动方向和波前进方平行，在所有地震波中，前进速度最快，也最早抵达。P波能在固体、液体或气体中传递。S波：S意指次要(Secondary)或剪力(Shear)，前进速度仅次于P波，粒子振动方向垂直于波的前进方向，是一种横波。S波只能在固体中传递，无法穿过液态外地核。利用P波和S波的传递速度不同，利用两者之间的走时差，可作简单的地震定位。

微震监测是通过分析生产活动所产生的微震事件来监测地下状态的地球物理技术。由于该技术并非直接测定被监测岩体的应力、应变等基本力学参数，而是通过微震震源定位确定其在受到应力和变形时的稳定性，因此相比于传统位移和应力监测的方法，微震监测技术能够获知岩体内部微破裂分布及微破裂演化过程并反映相邻区域内的岩体变形或位移。近年来，该技术在地下工程及岩体边坡工程领域得到快速发展，广泛应用于矿山、隧道、石油和天然气及地热资源储藏库、核废料处置室等地下构筑物和岩石边坡、超大桥墩及水坝等地表工程的稳定性监测，并在油气和金属资源勘探开发中发挥越来越重要的作用。

由于矿山微震监测主要是采集岩体破裂产生的震动信号，通过信号的分析与处理求解震源参数，分析微震事件的时空分布，以此评价岩体的稳定性。整个过程的基础是信号的辨识，针对监测目标，剔除噪音、爆破等无用信号，为岩体稳定性分析和地压灾害评价提供可靠数据。目前，国内外应用微震监测系统对岩体的稳定性进行监测时，都因遇到或多或少的问题而不被现场认可，这其中最主要的原因就是：现场生产环境较为复杂、噪声源多且杂、爆破影响较大，导致大量的爆破数据与有效的微震信息夹杂在一起，很难准确地甄别，以致难以提供直观的监测数据为现场生产服务，而传统的依靠人工手动不精确的波形识别和处理，很容易导致微震事件快速标定和微震事件空间分布规律预测产生严重误差。因此，有必要对现有的信号识别方法进行改进，解决人工识别工作量大且不准确的问题，降低监测成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于波形起振趋势线斜率的矿山微震和爆破信号识别方法，该基于波形起振趋势线斜率的矿山微震和爆破信号识别方法计算量小、识别准确度高、无需时域到频域变换，成本低，易于实施。

发明的技术解决方案如下：

一种基于波形起振趋势线斜率的矿山微震和爆破信号识别方法，包括以下步骤：

步骤1：获得线性识别方程：

基于N组微震事件与N组爆破事件获得以k₁和k₂为参数的线性识别方程Y＝k₁+A*k₂+B；其中Y为线性识别方程的因变量，k₁和k₂分别为第一斜率和第二斜率，A和B为基于样本辨识得到的2个常量值；N为整数，且N≥100；

步骤2：计算判别阈值Y_f：

步骤3：基于线性识别方程和判别阈值Y_f对待识别事件进行识别：

计算待识别事件波形起振趋势线斜率得到k₁和k₂，代入所述的识别方程得Y，若Y小于或等于判别阈值Y_f，则说明该待识别事件为微震事件，否则若Y大于判别阈值Y_f，则说明该待识别事件为爆破事件。

步骤1中，针对每一组微震事件或爆破事件，进行以下操作：

(1)以P波初至点至波形首次峰值间波形段为对象，沿振幅分布依次选取首次峰值点和首次峰值幅值的3/4值、1/2值和1/4值处的采样点为四个关键数据点；使用最小二乘法拟合上述四个关键数据点，得到拟合直线的斜率后再取绝对值得到第一斜率k₁；