[发明专利]基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法

说明书

本发明提供一种基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法，涉及隧道微震监测技术领域。该方法包括以下步骤：(1)绘制岩石破裂波形包络线；(2)根据波形包络线变化特征确定各波形类型，波形类型包括“双峰型”、“平台‑单峰型”、“凹单峰型”、“单峰型”；(3)根据波形S波到时拾取难易程度及误差大小确定一个岩石破裂事件中各传感器波形拾取顺序；(4)通过波形包络线特征初步确定S波到时。(5)采用基于瞬时能量变化率的STA/LTA算法精确拾取S波到时。本发明方法在满足定位的前提下，采用拾取误差较小的S波到时值参与定位计算，并精确拾取了波形的S波到时，较大程度上保证了微破裂事件定位精度。

技术领域

本发明涉及隧道微震监测技术领域，尤其涉及一种基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法。

背景技术

随着矿山、隧洞(道)等工程逐渐向深部延伸，岩爆等动力灾害频发，微震监测技术逐渐应用于隧道的岩爆监测。微震源定位是微震监测技术的重要环节，对于确定岩爆风险等级及发生区域至关重要。而波形到时拾取则是定位精度的决定性影响因素，精确拾取波形到时是岩爆预警的重要基础。微震波可分为P波和S波。一般来说，对于多通道的微震监测系统，要想达到准确定位的目的，则需要多个P波到时和至少一个S波到时。P波到时拾取的方法较多，已基本达到准确拾取的目的。

目前已有微震S波到时拾取方法：发明“一种基于LSTM循环神经网络拾取震相到时的方法”，专利号201810688776.5；“一种低信噪比声发射信号的到时拾取方法”，专利号201811321675.0；“基于深度信念神经网络的微震信号到时自动拾取方法”，专利号201610741484.4。上述发明主要解决了波形噪声干扰的问题，对于拾取低信噪比的波形信号的S波到时有较大益处。然而对于隧道微震来说，其线型的传感器阵列及近场监测导致当S波到达时，P波还远未结束，S波受P波尾部与其叠加的影响而分离不明显。由此引起S波到时较难拾取，甚至部分波形的S波到时无法拾取。在S波到时拾取的过程中，若不能准确剔除难以拾取甚至无法拾取的到时值，其较大的误差参与定位计算反而会严重影响定位精度。

可见现有的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法还存在较大局限，需要建立一种隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法，自动识别S波到时拾取误差较大甚至无法拾取S波到时的波形，进而将其剔除在定位阵列之外，在满足定位的前提下，优先准确拾取误差较小的波形的S波到时，达到提高定位精度的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法，自动识别S波到时拾取误差较大甚至无法拾取S波到时的岩石破裂波形，进而将其剔除在定位阵列之外，在满足定位的前提下，优先准确拾取误差较小的波形的S波到时，达到提高定位精度的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于波形包络线的隧道岩石破裂微震S波到时拾取方法，包括以下步骤：

步骤1：绘制岩石破裂波形包络线；

手动精确拾取一个岩石破裂事件各通道波形的P波到时，然后拾取从P波到时采样点到波形振动结束采样点间的各幅值，绘制波形包络线；

步骤2：根据波形包络线特征确定波形类型；

根据岩石破裂波形包络线特征，将岩石破裂波形分为四类：“双峰型”、“平台-单峰型”、“凹单峰型”、“单峰型”；

所述的岩石破裂波形包络线特征为：“双峰型”波形包络线呈先上升后下降，再上升再下降的特征；“平台-单峰型”波形包络线呈先上升后保持稳定，再上升再下降的特征；“凹单峰型”波形包络线呈先上升，且存在斜率增大的拐点，再下降的特征；“单峰型”呈先上升，且斜率无变化，后下降的特征；

步骤3：根据各类波形拾取S波到时的难易程度及误差大小确定拾取顺序；