[发明专利]基于电磁辐射和微震联合监测的井下煤岩破裂源定位方法

摘要

本发明公开了一种基于电磁辐射和微震联合监测的井下煤岩破裂源定位方法，将多组传感器设于待测区域附近，每组含一电磁辐射传感器和一微震传感器，两者在同一位置共享同一三维坐标，根据煤岩破裂同时产生电磁信号和微震信号，电磁信号传播速度远大于微震信号传播速度，将电磁辐射传感器接受的电磁信号到时视作煤岩破裂源产生时刻，描述煤岩破裂源的未知量由四个(x0，y0，z0，t0)减少为三个(x0，y0，z0)，根据已知的传感器位置坐标、微震信号到时、微震信号传播速度，利用距离运算关系求解煤岩破裂源位置坐标公式，可通过鲍威尔算法Powell求出煤岩破裂源位置坐标。

主权项

1.一种基于电磁辐射和微震联合监测的井下煤岩破裂源定位方法，其特征在于：在待测区域周边设置N组传感器，每组包含一个电磁辐射传感器和一个微震传感器，两者在同一位置并共享同一个三维坐标，N组传感器的三维位置坐标已知，分别为(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、…、(x_N，y_N，z_N)，N≥4；煤岩破裂源产生后，第i组传感器接受到该煤岩破裂源产生的电磁辐射信号和微震信号并分别记录下接受到该信号的时刻，电磁辐射传感器和微震传感器接受到该信号的时刻分别为t_Ei和t_Si，共得到N组时间数据；对于公式(1‑1)：其中，(x₀，y₀，z₀)和t₀为煤岩破裂源的三维坐标和破裂时刻，v_E和v_S分别为电磁信号和微震信号在煤岩介质中的传播速度，i取值为1，2，…，N；由即v_E远大于v_S，得到即由同一煤岩破裂源产生的电磁信号传播至电磁辐射传感器的时差远小于微震信号传播至微震传感器的时差，且在矿井井田范围内有t_Ei‑t₀≈0，因此，t_Ei即为煤岩破裂时刻，公式(1‑1)简化为如下形式：其中，t_Ei‑min为所有电磁辐射传感器接受到的电磁信号到达时刻的最小值；上式中，(x₀，y₀，z₀)为未知量，v_S可根据放炮实验确定，为已知量，其余量为已知量；利用鲍威尔算法Powell对公式(1‑2)求解，即可得到煤岩破裂源的坐标为(x₀，y₀，z₀)，煤岩破裂时刻为t_Ei‑min。