[发明专利]一种基于声发射信号关键致灾因子的岩爆风险预警方法

说明书

本发明提供一种基于声发射信号关键致灾因子的岩爆风险预警方法，涉及岩爆灾害预警技术领域。其具体步骤如下：步骤一、确定矿山巷道岩爆灾害危险区域，布置声发射信号传感器监测岩爆触发危险区域；步骤二、实时收集岩爆触发危险区域岩体的声发射信号，包括声发射参数信号和声发射波形信号；步骤三、基于主成分分析法，筛选收集的声发射信号中的岩爆灾害关键致灾因子；步骤四、基于筛选的岩爆灾害关键致灾因子，确定岩爆触发风险的初级预警点和关键预警点，对巷道岩爆灾害危险区域进行实时岩爆危险预警。本发明通过将矿山开采过程中收集的海量声发射监测信号，进行确定性筛选，优选出基于声发射信号的岩爆灾害关键致灾因子，用于岩爆灾害危险性预警，可以有效提高矿山岩爆灾害的预警效率。

技术领域

本发明涉及矿山岩爆灾害预警技术领域，尤其涉及一种基于声发射信号关键致灾因子的岩爆风险预警方法。

背景技术

近年来，随着矿产资源转向深部开采，岩爆等动力灾害频发，影响工人安全和生产效率。随着无损预警技术的发展，声发射监测技术已经成为一种比较成熟的矿山动力灾害监测预警技术，对于岩爆和冲击地压等矿山动力灾害的预警效果较好。

矿山开采过程中，能够捕获大量的声发射数据，这些数据中蕴含着岩爆孕育和触发的重要信息。但是，由于声发射技术局限性，无法有效区分与岩石破裂行为紧密相关的声发射数据，导致有限数量的岩爆关键致灾因子信号常常被海量监测数据覆盖。

鉴于已有岩爆灾害监测预警方法的不足，需要提出一种新的岩爆灾害预警方法，一方面需要简单易行、预警有效，具有一定的普适性，另一方面，还需要能够及时地预警岩体触发风险。

发明内容

本发明提供一种基于声发射信号关键致灾因子的岩爆风险预警方法，可以有效的识别岩爆孕育演化过程的声发射信号关键致灾因子，实现对岩爆灾害的及时、有效预警。

本发明的技术方案如下：

一种基于声发射信号关键致灾因子的岩爆风险预警方法，包括以下步骤：

步骤一：确定矿山巷道岩爆灾害危险区域，布置声发射信号传感器监测岩爆触发危险区域；

步骤二：实时收集岩爆触发危险区域岩体的声发射信号，包括声发射参数信号和声发射波形信号；

步骤三：基于主成分分析法，筛选收集的声发射信号中的岩爆灾害关键致灾因子；

步骤四：基于筛选的岩爆灾害关键致灾因子，确定岩爆触发风险的初级预警点和关键预警点，对巷道岩爆灾害危险区域进行实时岩爆危险预警。

优选地，步骤二所述的岩爆灾害危险区域收集的声发射信号，包括声发射参数信号和声发射波形信号，其中，声发射参数信号指声发射振铃计数和声发射能量，声发射波形信号指声发射主频。

优选地，步骤三所述的基于主成分分析法，优选岩爆灾害关键致灾因子，需要对所有声发射能量、声发射振铃计数和声发射主频数据进行频数分析，合并重复的声发射能量、声发射振铃计数和声发射主频数据。

优选地，步骤三所述的基于主成分分析法，筛选声发射能量、声发射振铃计数和声发射主频中的岩爆灾害关键致灾因子，按如下公式(1)、(2)和(3)，计算每个声发射能量、声发射振铃计数和声发射主频数据对应的岩爆致灾贡献率，

其中，为不同的声发射能量值对应的岩爆致灾贡献率，为不同的声发射振铃计数值对应的岩爆致灾贡献率，为不同的声发射主频值对应的岩爆致灾贡献率，i为不同的声发射信号监测数据，e_k为声发射能量值，c_k为声发射振铃计数值，d_k为声发射主频值，为声发射能量的频数，为声发射振铃计数的频数，为声发射主频的频数。