[发明专利]一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法

说明书

本发明公开了一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，先采集矿震产生的地震波波形信号，然后利用已知的P波初至自动识别方法分别确定每个通道上震动波形的P波初至到时t_P，对n个通道，可形成P波初至识别到时向量T；利用任意两个通道间相关性判断公式计算到时相关矩阵R，用于判断两通道识别的信号是否属于同一矿震；对相关矩阵R，采用有效通道识别方法确定含有有效矿震信号的通道k和识别的P波初至到时以通道k为基准，判断其他通道是否为干扰信号，若是，则剔除对应识别的P波初至到时。因此本发明能够有效剔除矿震信号中干扰信号的P波初至到时，提高了矿震震源定位的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，属于矿震波检测技术领域。

背景技术

能量较大的矿震易引发冲击地压灾害。随着煤炭行业的生产重心向深部转移，以及煤炭开采强度增大和开采条件日益复杂，采掘活动中的矿震事件越来越多，大能量矿震呈现频发态势，从而导致重大安全风险。为进行冲击危险的可靠、快速监测预警，以及对大能量矿震的及时报警，有必要对微震监测系统记录的矿震信号进行快速、准确的P波初至到时识别分析。已有的能量分析法、偏振分析法、高阶统计量方法、分形分维法、AIC法、频谱分析法或人工神经网络法可对P波初至进行识别，但煤矿井下环境复杂，存在各种干扰信号，例如打钻施工信号、矿车通过信号、开关激励信号等，这些信号有时会混入记录的有效矿震信号中，而上述方法均无法进行分辨，导致识别时出现严重偏差，从而无法满足现场对矿震参量自动准确分析和报警的要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，能够有效剔除矿震信号中干扰信号的P波初至到时，提高后续矿震震源定位的准确性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种剔除矿震信号中干扰信号P波初至到时的方法，具体步骤为：

(1)对矿井采集的矿震信号进行P波初至到时自动识别

利用井下安装的微震监测系统采集煤矿采掘工作面附近产生的矿震信号，其中地面记录单元负责实时判断每个地震波接收通道采集的信号中是否包含矿震信号，若包含矿震信号的通道数n大于4，则记录各个矿震信号，并采用已知的P波初至拾取方法对记录的矿震信号进行自动分析，形成P波初至到时向量其中表示通道n的P波初至到时；

(2)判断各通道识别P波初至到时之间的相关性

在西安80坐标系下，测量确定微震监测系统中各个地震波接收通道的空间坐标[xy z]，同时由已知震源位置的放炮信号反向确定矿井巷道内各个通道的P波波速值V_P，若确定的各个通道的P波波速值V_P不相同，则取最小值作为区域内各个通道的P波波速值V_P，将步骤(1)得出的各个通道P波初至识别到时，利用通道相关性计算公式任意两者相互组合计算，进而形成相关矩阵R，具体为：

其中，[x_i y_i z_i]为通道i的空间坐标；[x_j y_j z_j]为通道j的空间坐标；为通道i的P波初至到时；为通道j的P波初至到时；

当R_ij＝1时，通道i和通道j记录的矿震信号确定为同一矿震震源激发的信号；当R_ij＝0时，说明通道i和通道j上的信号不相关；最终将得出的数据组成相关矩阵R；

(3)利用相关矩阵R确定包含有效矿震信号(有效矿震信号为不含干扰信号的矿震信号)的有效通道

对相关矩阵R