[发明专利]采场微震连续监测智能预警仪及其预警方法

权利要求书

1.一种采场微震连续监测智能预警仪，其特征在于：包括微震信号处理系统、信号传感与采集器和预警器；

所述信号传感与采集器布置在采场进路或邻近的沿脉巷中，对采场岩体微破裂信号进行监测，采集震源参数，并传输到微震信号处理系统；微震信号处理系统通过分析采集到的震源参数，对采场岩体的稳定性状态进行判定，并传输控制信号至预警器，对采场岩体的稳定性进行预警；

所述信号传感与采集器包括6个微震传感器，其中3个微震传感器为低频传感器，用于监测频率范围为3‐3KHZ内的低频信号，另3个微震传感器为高频传感器，用于监测频率范围为2K‐30KHZ内的高频信号；

在巷道顶板、两帮或者底板打孔，并将微震传感器安装至孔中。

2.根据权利要求1所述的采场微震连续监测智能预警仪，其特征在于：所述信号传感与采集器通过Wi‐Fi无线通信模块或电缆与微震信号处理系统通信连接；微震信号处理系统通过Wi‐Fi无线通信模块或电缆与预警器通信连接。

3.根据权利要求2所述的采场微震连续监测智能预警仪，其特征在于：所述微震信号处理系统带有USB、RS232、RS485、RJ45接口。

4.一种采场微震连续监测智能预警仪的预警方法，其特征在于，采用权利要求1～3中任一项所述的采场微震连续监测智能预警仪，采场岩体稳定性状态判定与预警包括以下步骤：

S1：信号传感与采集器采集震源参数，包括微震时间、微震位置、微震频率、微震能量和微震震级；并传输至微震信号处理系统；

S2：微震信号处理系统分析采集到的震源参数，对采场岩体的稳定性状态进行判定；稳定性状态包括安全状态、预警状态或危险状态，

S3：根据采场岩体稳定性状态判定结果，对应控制打开预警器不同颜色的指示灯，从而对采场岩体稳定性进行预警。

5.根据权利要求4所述采场微震连续监测智能预警仪的预警方法，其特征在于，所述S2中，微震信号处理系统分析采集到的震源参数，对采场岩体的稳定性状态进行判定包括以下步骤：

步骤1、微震信号处理系统进行以下计算：

1)计算每个300秒内的微震事件数、平均微震能量和平均微震震级，分别记为事件率Pf、能量率E和平均震级R；

2)计算第t个300秒相对于第t‐1个300秒的事件率、能量率和平均震级的增量，分别记为Z₁、Z₂和Z₃；

3)计算平静时每个300秒内的平均事件率、平均能量率和平均震级，分别记为背景事件率Pf’、背景能量率E’和背景平均震级R’；

4)计算事件率、能量率、平均震级的临界增量Z₁’、Z₂’、Z₃’；其中Z₁’＝0.1～2Pf’，Z₂’＝0.1～2E’，Z₃’＝0.1～2R’；

步骤2、设定岩石稳定性状态判定阈值为Pf’、E’、R’、Z₁’、Z₂’、Z₃’；对Pf＞Pf’，E＞E’，R＞R’，Z₁＞Z₁’，Z₂＞Z₂’，Z₃＞Z₃’分别进行布尔运算；结果为真，记为1，结果为假，记为0；将6组布尔运算的结果按顺序记为一个六位数值，由该六位数值判定的采场岩体稳定性状态。

6.根据权利要求5所述的采场微震连续监测智能预警仪的预警方法，其特征在于，稳定性状态为安全状态、预警状态或危险状态时，相应控制打开预警器的绿灯、黄灯或红灯；

布尔运算的结果与控制打开的预警器指示灯灯光颜色对应关系如下表所示：

7.根据权利要求5～6中任一项所述的采场微震连续监测智能预警仪的预警方法，其特征在于，所述微震信号处理系统基于采集到的震源参数，利用高阶统计量法和自回归模型法联合的方法，识别P波初到时。

8.根据权利要求7所述的采场微震连续监测智能预警仪的预警方法，其特征在于，所述微震信号处理系统根据微震传感器所在位置的坐标、P波初到时、距离运算公式及波速度与时间关系式，采用解析与迭代求解其中一种方法计算震源位置，并进行显示。

9.根据权利要求8所述的采场微震连续监测智能预警仪的预警方法，其特征在于，所述微震信号处理系统基于采集到的震源参数生成各种微震信号图表，包括微震能量‐时间表、微震震级‐时间表和微震频率‐时间表；

所述微震信号处理系统还包括人机交互模块，用于根据人工现场确认的采场实际情况，对各种微震信号图表进行修正。