[发明专利]一种含未知空洞的目标区域震源定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种含未知空洞的目标区域震源定位方法及系统，所述方法包括以下步骤：步骤1、辨识空洞位置，具体包括：在目标区域的不同位置布置多个传感器，采集各传感器之间信号的实际旅行时间；针对目标区域构建多个空洞模型；针对每一个空洞模型，追踪目标区域内存在该空洞模型时各传感器之间信号传播的最短路径，从而得到各传感器之间信号的理论旅行时间；分别计算每个空洞模型对应的各传感器之间信号的理论旅行时间与实际旅行时间之间的偏差，最小偏差对应的空洞模型所在位置即为辨识得到的目标区域中的空洞位置；步骤2、在辨识出的空洞位置的基础上，对目标区域进行震源定位。本发明可以实现在未知空洞位置的情况下对震源进行精确定位。

技术领域

本发明涉及一种含未知空洞的目标区域震源定位方法及系统，属于无损检测、安全监测技术领域。

背景技术

随着深部矿产资源的采掘和地下空间的开发利用，地下工程不断走向深部，特别是金属矿山及隧道工程，岩爆事故剧增。为了降低岩爆灾难造成的人员伤亡与财产损失，基于地球物理学发展起来的微震技术可以有效的监测岩石微破裂发生的位置。近年来，已经广泛地应用于矿山安全、水电地下工程监测，特别是在监测隧道和采矿工程中的的断层和岩石微破裂信号发挥了重要作用，为评价岩爆和地震灾害提供了科学依据。

微震监测技术的主要目标就是确定震源的位置，其准确程度反映了震源的检测位置和实际源位置的符合程度。因而定位精度的高低直接显示了检测方法的有效性，较高的定位精度能提高无损检测的效率。合理的定位精度对于控制岩爆、提高深部采矿工程的安全性能具有重要意义。

在实际开采的矿山、溶洞、隧道等环境下，地层会遇到巷道、采场等复杂的空洞区域。现有的震源定位方法多是在已知空洞位置、大小和形状的前提下，利用路径搜索算法确定出波的最短路径，从而进行震源定位。然而，在实际工程环境中，我们不可能全部了解各待定位区域中的所有空洞位置、大小、形状，所以现有的震源定位方法应用范围狭窄。

为了解决这一问题，有必要针对含未知空洞的目标区域，提出一种震源定位方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种含未知空洞的目标区域震源定位方法及系统，可以实现含未知空洞的目标区域的震源定位。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案如下：

一方面，提供一种含未知空洞的目标区域震源定位方法，包括以下步骤：

步骤1、辨识空洞位置；具体包括以下步骤：

现场数据采集：在目标区域的不同位置布置m个声发射传感器，现场采集各声发射传感器之间信号的实际旅行时间；

仿真分析：针对目标区域构建多个空洞模型；针对每一个空洞模型，追踪目标区域内存在该空洞模型时，各声发射传感器之间信号传播的最短路径，从而得到各声发射传感器之间信号的理论旅行时间；

空洞位置辨识：分别计算每个空洞模型对应的各声发射传感器之间信号的理论旅行时间与实际旅行时间之间的偏差，最小偏差对应的空洞模型所在位置即为辨识得到的目标区域中的空洞位置；

步骤2、震源定位；

在步骤1辨识出的空洞位置的基础上，对目标区域进行震源定位。

进一步地，所述声发射传感器均具有脉冲信号发射功能。

进一步地，所述步骤1中，设主动震源，即发射脉冲信号的声发射传感器为S_c，其发射脉冲信号的时间为第r个声发射传感器S_r接收到S_c发射的脉冲信号的实际时间为则声发射传感器S_c与声发射传感器S_r之间信号的实际旅行时间为：

进一步地，所述步骤1中，构建空洞模型的方法为：