[发明专利]一种煤矿井上下联合微震监测台站布置方法

说明书

一种煤矿井上下联合微震监测台站布置方法，其步骤为：1)确定台站候选点以及震源点；2)导入相关参数；3)提出最小定位误差优化目标函数：将最小定位误差设为目标函数，目标函数值最小时，被选中的候选点位置为台站实际部署位置；4)通过台站更新优化算法进行位置更新：首先提出了整数编码，将种群个体与空间台站候选点相互对应；其次引入交换算子和离散Levy飞行用于台站更新优化算法中对台站位置更新寻找最优解，对台站位置更新，计算出每次迭代适应度值；5)不断更新台站位置以及确定台站最终布局位置。本发明提供了一种能够满足实际矿区监测工程需要的微震监测台站布置方法，具有可大量布置台站、寻优速度快、微震定位精度高优点。

技术领域

本发明属于煤矿安全监测领域，尤其涉及一种煤矿井上下联合微震监测台站布置方法。

背景技术

微震活动性是煤矿冲击地压或大能量矿震事件预报中重要内容，而一次微震事件通常需被至少4个分布合理的台站记录并检测到，才能被微震台网有效地监测和定位，微震台站的几何布局是决定微震台网监测能力的重要因素，合理的台站布置是保证高精度监测能力的基础。通常地面微震台站远离噪声源、远离水体即可，井下微震台站受巷道布置影响需安装在巷道且噪声较小，同时研究发现在微震台网中心定位精度最高，随着震源远离台网中心定位精度下降；震源在台网内部定位精度较高，震源在台网外部定位精度较低；台站密度越高，微震事件定位越精确，但考虑技术和经济因素，尚无法海量在井上下布置台站。因此，如何科学合理的布置井上下微震台站，以此从根源上提高震源定位精度是十分有必要的。

发明内容

本发明目的是提出一种煤矿井上下联合微震监测台站布置的方法，首先对矿区进行网格划分，网格交汇处为台站候选点，其次在算法中提出了整数编码，将算法种群个体与空间台站候选点相互对应，以最小定位误差期望为目标优化函数；最后引入交换算子和离散Levy飞行用于台站更新优化算法中对台站位置更新寻找最优解，最终得到台站优化布局结果。该算法收敛速度迅速、收敛精度比较高，为煤矿微震台站布局提供了一种新方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

1)确定台站候选点以及震源点

将矿区按照网格进行划分，取地面以及井下巷道中按照一定距离确定的点为台站候选点，并对台站候选点进行编号；选取网格最下方三层交汇点为震源点。

2)导入相关参数；

导入台站候选点、震源点、波速、到时、到时误差、波速误差、最大迭代次数。

3)提出优化目标函数；

将最小定位误差设为目标函数，目标函数值最小时，被选中的候选点位置为台站实际部署位置。

4)通过台站更新优化算法进行位置更新；

首先提出了整数编码，将种群个体与空间台站候选点相互对应；其次引入交换算子和离散Levy飞行用于台站更新优化算法中对台站位置更新寻找最优解，对台站位置更新，计算出每次迭代适应度值(最小定位误差值)。

5)不断更新台站位置以及确定台站最终布局位置；

重复步骤3)和步骤4)，持续更新算法中台站位置以及算法的适应度值。判断当前迭代是否为最大迭代次数，若不为最大迭代次数则继续通过算法更新台站位置，选出下一代种群中的最优适应度值与E_best进行比较。否则，算法停止，输出最优台站位置。

本发明创造的有益效果是：

本发明通过矿区进线网格划分选定候选点，使用最小定位误差期望为目标优化函数，利用引入交换算子和离散Levy飞行用于台站更新优化算法寻优，提高了定位精度。随着收敛速度和寻优精度提高，使得算法有更强的鲁棒性，满足实际矿区监测工程需要。

附图说明

图1井地联合微震台网优化布置流程图；