礦山微震信號(hào)處理技術(shù)與應(yīng)用

目錄
前言
1 緒論 1
1.1 研究對(duì)象及意義 1
1.2 微震監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 有待進(jìn)一步解決的問題 9
1.3 微震監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 10
1.4 研究內(nèi)容及研究方法 11
2 礦山微震信號(hào)的誘發(fā)機(jī)制與傳播規(guī)律 13
2.1 礦山微震活動(dòng)與誘發(fā)機(jī)制 13
2.1.1 微震事件誘發(fā)機(jī)制 13
2.1.2 礦山微震的主要類型 18
2.1.3 礦山微震監(jiān)測分類 22
2.2 巖體破裂誘發(fā)微震震源力學(xué)機(jī)制 25
2.2.1 集中力作用機(jī)制 25
2.2.2 單力偶作用機(jī)制 26
2.2.3 雙力偶作用機(jī)制 27
2.3 巖體破裂失穩(wěn)與微震震源之間的關(guān)系 27
2.3.1 微震震源的相對(duì)性 27
2.3.2 微震事件的分區(qū)性 30
2.4 礦山常見震動(dòng)波形及其特點(diǎn) 39
2.4.1 巖體破裂微震信號(hào) 39
2.4.2 人為干擾信號(hào) 40
2.4.3 背景干擾信號(hào) 42
2.4.4 爆破震動(dòng)信號(hào) 43
3 礦山微震信號(hào)的預(yù)處理與去噪分析 47
3.1 微震信號(hào)的讀取與預(yù)處理 47
3.1.1 微震信號(hào)的讀取 47
3.1.2 去趨勢項(xiàng)及平滑處理 48
3.2 微震信號(hào)的濾波處理方法 49
3.2.1 EMD帶通濾波 50
3.2.2 小波包閾值去噪 53
3.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理檢驗(yàn)方法 54
3.3 小波包多層閾值去噪方法 55
3.3.1 多層閾值去噪法 55
3.3.2 去噪效果驗(yàn)證 57
3.4 SVD頻域去噪方法與原理 59
3.4.1 SVD原理 59
3.4.2 單通道信號(hào)SVD降噪原理 60
3.4.3 單通道SVD頻域降噪流程 62
3.4.4 關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)選與確立 63
3.4.5 降噪處理及效果分析 65
4 礦山微震信號(hào)的特征提取與定量表達(dá) 72
4.1 礦山微震信號(hào)特征分析 73
4.1.1 時(shí)域特征 73
4.1.2 時(shí)頻特征 81
4.1.3 統(tǒng)計(jì)特征 83
4.2 礦山微震信號(hào)特征提取 88
4.2.1 小波包特征提取原理 89
4.2.2 小波包頻帶能量分布特征的提取 91
4.2.3 小波包分形特征的提取 98
4.3 礦山微震信號(hào)特征定量表達(dá) 102
4.4 礦山微震信號(hào)組合優(yōu)化與降維處理 106
4.4.1 礦山微震信號(hào)特征向量標(biāo)準(zhǔn)化 107
4.4.2 礦山微震波形特征*優(yōu)化選擇 109
4.4.3 礦山微震波形特征降維處理 112
5 礦山微震信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別方法與實(shí)現(xiàn) 117
5.1 礦山微震信號(hào)識(shí)別體系的建立 117
5.1.1 單通道多級(jí)分類識(shí)別方法 117
5.1.2 多通道聯(lián)合分類識(shí)別方法 121
5.1.3 單通道與多通道混合分類識(shí)別方法 128
5.2 基于SVM的微震波形自動(dòng)識(shí)別方法 129
5.2.1 SVM識(shí)別原理 129
5.2.2 基于SVM微震波形識(shí)別模型的構(gòu)建 132
5.2.3 分類器參數(shù)的選擇與確立 134
5.2.4 識(shí)別性能測試 134
5.3 礦山微震波形自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn) 137
5.3.1 微震波形識(shí)別的分層分級(jí)模式 137
5.3.2 微震波形數(shù)據(jù)處理流程 142
5.3.3 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的建立與實(shí)現(xiàn) 143
6 礦山微震信號(hào)的到時(shí)拾取與優(yōu)化定位 145
6.1 初始到時(shí)的快速拾取與波形截取 145
6.1.1 長短時(shí)窗法 146
6.1.2 時(shí)窗能量特征法 147
6.1.3 驗(yàn)證與應(yīng)用 148
6.2 四四組合優(yōu)化定位法 151
6.2.1 **定位方法簡介 152
6.2.2 定位算法原理 153
6.2.3 優(yōu)化定位計(jì)算 156
6.2.4 邊界條件與關(guān)鍵參數(shù) 160
6.3 改進(jìn)Radon層析成像法 163
6.3.1 礦山微震震源層析成像原理 163
6.3.2 模型參數(shù)選擇與能量極值 167
6.3.3 理論模型構(gòu)建與定位測算 169
6.4 定位計(jì)算驗(yàn)證及應(yīng)用 179
6.4.1 四四組合優(yōu)化定位法驗(yàn)算 179
6.4.2 改進(jìn)Radon層析成像法驗(yàn)算 184
7 礦山微震信號(hào)的處理與應(yīng)用 190
7.1 采掘活動(dòng)誘發(fā)的微震響應(yīng)規(guī)律與應(yīng)力顯現(xiàn)特征 190
7.2 微震事件揭示的地質(zhì)異常區(qū)域活動(dòng)規(guī)律 193
7.2.1 微震監(jiān)測揭示的斷層活化 195
7.2.2 相變帶（褶*）處微震活動(dòng)規(guī)律 197
7.3 基于微震監(jiān)測的煤層水力壓裂效果定量評(píng)價(jià) 198
7.3.1 水力壓裂過程的微震響應(yīng) 198
7.3.2 水力壓裂過程的演化特征及規(guī)律 202
7.3.3 水力壓裂效果的微震表征 204
參考文獻(xiàn) 206