CN101482623A - 矿山震动中震源的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿山震动中震源的定位方法，该方法属于采矿领域，该方法包括：在矿山上至少4个不同位置设置传感器，并获取所述至少4个传感器的坐标和所述至少4个传感器检测出的t_i、t₀；通过获取的所述至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀计算得出震源的坐标。本发明具体实施方式提供的矿山震动中震源的定位方法具有计算过程简单，计算量小，适用矿山震源的快速定位的特点。

Description

矿山震动中震源的定位方法

技术领域

本发明涉及采矿领域，尤其涉及一种矿山震动中震源的定位方法。

背景技术

采矿技术为国家大力发展的技术，采矿技术的高低与国民经济的高低有直接的关系。在采矿过程中通常伴随着，如矿震引起的震动或人工放炮引起的震动等，而采矿过程中的震动容易造成各种矿山事故，对生命和财产安全造成重大威胁，所以对采矿过程中的震动研究有利于维护生命和财产安全，能够最大限度的减少损失。

在矿山震动研究中，震源的定位是极为重要的一个环节，现有技术通常采用的穷举法或双差法等定位方式进行震源的定位。穷举法计算每个可能震中位置的目标函数，取目标函数最小值为震中，并以此分层计算震源深度及发震时刻；双差法引入“事件对”i，j及双重残差，对所有台站和事件对反演得到震源的绝对位置。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术存在如下问题：

现有技术的方案是针对地震等远距离震源采用的穷举法或双差法，进行震源定位的，所以其计算过程复杂，计算量大，并不适用于矿山震源的快速定位。

发明内容

本发明的具体实施方式提供一种矿山震动中震源的定位方法，该方法具有计算过程简单，计算量小，适用矿山震源的快速定位的特点。

本发明具体实施方式提供一种矿山震动中震源的定位方法，该方法包括：

A、在矿山上至少4个不同位置设置传感器，并获取所述至少4个传感器的坐标和所述至少4个传感器检测出的t_i、t₀；其中t_i为震源到第i个传感器时间，t₀为测量起始时间；

B、通过获取的所述至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀计算得出震源的坐标；计算方法具体为：

将获取的所述至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀分别代入v_i ²(t_i-t₀)²＝(x-a_i)²+(y-b_i)²+(z-c_i)²获得包括至少4个方程的方程组，将所述方程组求解得到震源的坐标；其中vi为震源的传播速度；x，y，z为所述震源的坐标；a_i，b_i，C_i为第i个传感器的坐标。

由上述本发明的具体实施例提供的技术方案可以看出，本发明的具体实施例所述的技术方案通过4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀分别代入v_i ²(t_i-t₀)²＝(x-a_i)²+(y-b_i)²+(z-c_i)²获得包括至少₄个方程的方程组，将所述方程组求解得到震源的坐标，其计算方法简单，计算量小。

附图说明

图1为本发明具体实施方式提供的矿山震动中震源的定位方法的流程图。

具体实施方式

本发明具体实施方式提供一种矿山震动中震源的定位方法，该方法的原理为，通过定出震源空间位置的3个坐标值来确定震源的位置，解决这一问题的最简捷方法就是用标准的距离方程：

$d_i=\sqrt{{(x-a_i)}^2+{(y-b_i)}^2+{(z-c_i)}^2}---\left(1\right)$

式(1)中：a_i，b_i，c_i为第i个传感器的坐标；x，y，z为所求震源的坐标；d_i为震源至第i个传感器的距离。

设V_i为震源至第i个传感器的传播速度，t_i为震源到第i个传感器时间，t₀为测量起始时间，则有：d_i＝v_i(t_i-t₀)      (2)

(1)式可以转化为：

v_i ²(t_i-t₀)²＝(x-a_i)²+(y-b_i)²+(z-c_i)²(3)

为了求解出式(3)中的x，y，z，v_i，则需要4个独立的方程组成方程组，这里假设震源至每个传感器的传播速度V_i均相同；则只需要4个不同位置的传感器的坐标以及该传感器检测出的t_i、t₀组成方程组即可求出震源的坐标。

通过上述说明，本发明具体实施方式提供的一种矿山震动中震源的定位方法如图1所示，包括如下步骤：

步骤11、在矿山上至少4个不同位置设置传感器，并获取至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀；其中t_i为震源到第i个传感器时间，t₀为测量起始时间；

步骤12，通过获取的至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀计算得出震源的坐标。

实现该步骤12的具体方法可以为，将至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀分别代入上式(3)中，得到包括至少4个独立方程组成的方程组，将该方程组求解即得到震源的坐标。

可选的，由于在实际情况中，将至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀分别代入上式(3)中得到的方程组为非线性方程，而求解该非线性方程组成的方程组十分的复杂，为了简化求解过程，在实际情况中，可以将传感器增加到至少5个，这样就可以得到至少5个独立的非线性方程组成的方程组，由于该5个独立的的非线性方程均具有相同的未知数，所以将该5个独立的的非线性方程组成的方程组简化成由4个的独立的线性方程组成的方程组，其具体的简化方法可以为，这里以5个方程为例来进行说明，假设这里5个独立的非线性方程分别为，方程1、方程2、方程3、方程4、方程5；方程1—方程2得到第一个线性方程，方程2—方程3得到第二个线性方程，方程3—方程4得到第三个线性方程，方程4—方程5得到第四个线性方程，当然在实际情况中，还可以有其他的得到线性方程的方法，如由方程1分别减去方程2、3、4、5也可以得到4个线性方程；本发明具体实施方式并不限制该简化的具体方法。将得到的4个线性方程组合起来即得到由4个线性方程组合得到的方程组，对该方程组求解即可得到震源的坐标。

本发明具体实施方式提供的一种矿山震动中震源的定位方法只需通过获取至少4个点的传感器的坐标以及传感器的检测数据计算出震源的位置，所以该方法计算方法简单，计算量小，适合矿山震源的快速定位。

本发明具体实施方式所述的技术方案具有简单，计算量小，适合矿山震源的快速定位的优点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1、一种矿山震动中震源的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

A、在矿山上至少4个不同位置设置传感器，并获取所述至少4个传感器的坐标和所述至少4个传感器检测出的t_i、t₀；其中t_i为震源到第i个传感器时间，t₀为测量起始时间；

B、通过获取的所述至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀计算得出震源的坐标；计算方法具体为：

将获取的所述至少4个传感器的坐标和至少4个传感器检测出的t_i、t₀分别代入v_i ²(t_i-t₀)²＝(x-a_i)²+(y-b_i)²+(z-c_i)²获得包括至少4个方程的方程组，将所述方程组求解得到震源的坐标；其中V_i为震源的传播速度；x，y，z为所述震源的坐标；a_i，b_i，c_i为第i个传感器的坐标。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少4个传感器为大于或等于5个，当所述传感器大于或等于5个时，所述步骤B具体包括：

将获取的至少5个传感器的坐标和至少5个传感器检测出的t_i、t₀分别代入v_i ²(t_i-t₀)²＝(x-a_i)²+(y-b_i)²+(z-c_i)²获得包括至少5个方程的方程组，并将包括至少5个方程的方程组简化成包括至少4个线性方程的方程组后，求解包括至少4个线性方程的方程组得到震源的坐标；其中V_i为震源的传播速度；x，y，z为所述震源的坐标；a_i，b_i，c_i为第i个传感器的坐标。