CN115356767B - 基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法及装置 - Google Patents

基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法及装置，涉及微震监测定位技术领域。包括：以煤层中某破裂点为定位对象，通过分割震动波传播介质的区域，将岩体的波速计算限定在1m的范围内，通过多次迭代优化计算，提高微震定位精度及波速场反演精度。本发明提供的基于介质区域分割提高微震定位与波速反演精度方法，迭代逻辑严密，适用范围广，不需要重新开发传感器，应用成本低，有助于快速准确提高微震定位精度及获取准确煤层波速场参数。

Description

基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法及装置
技术领域
本发明涉及微震监测定位技术领域，特别是指一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法及装置。
背景技术
煤与瓦斯突出、冲击地压、岩爆等煤岩动力灾害严重威胁着矿井的安全生产，受煤岩动力灾害威胁严重。应力作用是煤岩动力灾害的发生关键因素之一，而煤岩微破裂监测可以为煤岩动力灾害的监测预警提供参考信息。微震监测系统具有监测煤岩微破裂位置及探测区域应力场的功能，在采矿领域具有广泛的应用。
目前，受矿井地质条件、微震传感器精度及传感器布置方式的影响，震源定位还存在较大的误差，利用定位结果进行煤岩介质波速场反演的精度还不够高，有可能对灾害的演化过程及危险区辨识产生误判，不利于对煤岩动力灾害的防治提供精准指导。因此，研发一种能够提高微震震源定位精度及煤岩波介质波速场反演精度的技术方法及装置，对于提高微震监测技术对煤岩动力灾害的应用效果是非常必要的。
发明内容
针对现有微震监测技术定位误差大以及对煤岩介质波速场反演精度不高，不利于对煤岩动力灾害的防治提供精准指导等问题，本发明提出了一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，提供了一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法，包括：
S1：根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速 v0；
S2：根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0, y0,z0)以及波速场{v0(x0,y0,z0)}；
S3：对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场{v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……，va]；
S4：利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
S5：重复执行步骤S2-S4，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位。
可选地，步骤S1中，根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0，包括：
根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，并取该区域煤岩样本30块，进行三轴加载，加载应力与地应力相同；设定测试煤岩样品的波速平均值作为初始波速v0。
可选地，步骤S2中，根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0,y0,z0)，包括：
S21：根据下述公式(1)确定从震源传播到台站的最短时间
ti＝Ti(H,v,Xi)+t0 (1)
其中，H为震源位置，坐标表示为(x0，y0，z0)；Xi为第i个台站坐标(xi， yi，zi)；v为P波波速；t0为矿震发生时刻；Ti为读入的P波初至时刻；i＝1，…n， n为矿井中安装的台站数目；
S22：根据Δti推理出如下述公式(2)目标函数：
其中，wi为拾震传感器的距离权重；P为标准参数，取1或2；
通过寻优算法求解所述目标函数取得最小值时的(x0，y0，z0，t0)，获得震源的初步位置；
S23：通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}。
可选地，步骤S23中，通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}，包括：
根据接收震动波的旅行时数据反演该剖面的速度分布V(x，y)或慢度S(x， y)＝1/V(x，y)，从而实现矿井区域的波速场反演成像。
可选地，步骤S3中，对待测区域煤岩体分割为多个块体，包括：
对待测区域煤岩体进行区域网格划分，将待测区域煤岩体分割为长、宽、高各1m的块体。
可选地，步骤S4中，利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)，包括：
基于所述区域网格的划分，使用分段波速集[v1，v2，……，va]代替v0进行微震定位，获得岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)。
可选地，步骤S5中，重复执行步骤S2-S4，进行多次迭代，包括：
根据新的微震定位结果，重复执行步骤S2-S4，依次获得第1次优化波速场 {v1(x1,y1,z1)}，第1次优化块体波速v1(xa，yb，zc)和第2次定位结果A2(x2,y2,z2)，乃至第i次优化波速场{vi(xi,yi,zi)}，第i次优化块体波速vi(xa，yb，zc)和第i次优化定位结果Ai(xi，yi，zi)，其中i≥2。
可选地，步骤S5中，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位，包括：
对连续两次的定位结果进行对比，计算定位位置的变化量 如果di≤1，且di-1≤1，则认为优化完成，定位结果为实际微震事件发生位置Ai(xi,yi,zi)；否则，继续进行优化，直到满足di≤1，且di-1≤1，完成1m精度下的波速场反演和煤岩破裂定位。
一方面，提供了一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的，装置包括：
数据获取模块，用于根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0；
信息初始化模块，用于根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0,y0,z0)以及波速场{v0(x0,y0,z0)}；
岩体分割模块，用于对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场{v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……，va]；
位置校准模块，用于利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
迭代优化模块，用于重复执行步骤S2-S4，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位。
可选地，数据获取模块，还用于根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，并取该区域煤岩样本30块，进行三轴加载，加载应力与地应力相同；设定测试煤岩样品的波速平均值作为初始波速v0。
一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法。
一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法。
本发明实施例的上述技术方案至少具有如下有益效果：
上述方案中，通过设计并实施一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法，以煤层中某破裂点为定位对象，通过分割岩体区域，将岩体的波速计算限定在1m的范围内，通过多次迭代优化计算，提高微震定位精度及波速场反演精度。迭代逻辑严密，适用范围广，不需要重新开发传感器，应用成本低，有助于快速准确提高微震定位精度及获取准确煤层波速场参数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法的煤岩破裂监测与定位精度优化示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的的装置框图；
图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
其中附图标记为：
1、待监测工作面；2、巷道；3、取样点；4、微震传感器；5、破裂实际位置；6、初始定位点。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供了一种基于介质区域分割的微震定位与波速反演精度方法，该方法可以由电子设备实现，该电子设备可以是终端或服务器。如图1所示的基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S101：根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0；
S102：根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置 A0(x0,y0,z0)以及波速场{v0(x0,y0,z0)}；
S103：对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场{v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……，va]；
S104：利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
S105：重复执行步骤S103-S104，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位。
可选地，步骤S101中，根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0，包括：
根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，并取该区域煤岩样本30块，进行三轴加载，加载应力与地应力相同；设定测试煤岩样品的波速平均值作为初始波速v0。
可选地，步骤S102中，根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0,y0,z0)，包括：
S121：根据下述公式(1)确定从震源传播到台站的最短时间
ti＝Ti(H,v,Xi)+t0 (1)
其中，H为震源位置，坐标表示为(x0，y0，z0)；Xi为第i个台站坐标(xi， yi，zi)；v为P波波速；t0为矿震发生时刻；Ti为读入的P波初至时刻；i＝1，…n， n为矿井中安装的台站数目；
S122：根据Δti推理出如下述公式(2)目标函数：
其中，wi为拾震传感器的距离权重；P为标准参数，取1或2；
通过寻优算法求解所述目标函数取得最小值时的(x0，y0，z0，t0)，获得震源的初步位置；
S123：通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}。
可选地，步骤S123中，通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}，包括：
根据接收震动波的旅行时数据反演该剖面的速度分布V(x，y)或慢度S(x， y)＝1/V(x，y)，从而实现矿井区域的波速场反演成像。
可选地，步骤S103中，对待测区域煤岩体分割为多个块体，包括：
对待测区域煤岩体进行区域网格划分，将待测区域煤岩体分割为长、宽、高各1m的块体。
可选地，步骤S104中，利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)，包括：
基于所述区域网格的划分，使用分段波速集[v1，v2，……，va]代替v0进行微震定位，获得岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)。
可选地，步骤S105中，重复执行步骤S103-S104，进行多次迭代，包括：
根据新的微震定位结果，重复执行步骤S103-S104，依次获得第1次优化波速场{v1(x1,y1,z1)}，第1次优化块体波速v1(xa，yb，zc)和第2次优化定位结果 A2(x2,y2,z2)，乃至第i次优化波速场{vi(xi,yi,zi)}，第i次优化块体波速vi(xa，yb， zc)和第i次优化定位结果Ai(xi，yi，zi)，其中i≥2。
可选地，步骤S105中，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m 以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位，包括：
对连续两次的定位结果进行对比，计算定位位置的变化量 如果di≤1，且di-1≤1，则认为优化完成，定位结果为实际微震事件发生位置Ai(xi,yi,zi)；否则，继续进行优化，直到满足di≤1，且di-1≤1，完成1m精度下的波速场反演和煤岩破裂定位。
本发明实施例中，通过设计并实施一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法，以煤层中某破裂点为定位对象，通过分割岩体区域，将岩体的波速计算限定在1m的范围内，通过多次迭代优化计算，提高微震定位精度及波速场反演精度。迭代逻辑严密，适用范围广，不需要重新开发传感器，应用成本低，有助于快速准确提高微震定位精度及获取准确煤层波速场参数。
本发明实施例提供了一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法，该方法可以由电子设备实现，该电子设备可以是终端或服务器。如图2所示的基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S201：根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0；
一种可行的实施方式中，根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，并取该区域煤岩样本30块，进行三轴加载，加载应力与地应力相同；设定测试煤岩样品的波速平均值作为初始波速v0。
一种可行的实施方式中，首先，根据煤田地质勘探资料获取煤层待监测工作面1周围三向地应力值。然后，在待监测工作面1的巷道2内向煤层钻孔取样，每个待测区域布置有代表性的十处取样点3，每处取样点3内取三块样品，共取三十块样品；对样品进行三轴加载，加载应力与地应力相同，测试煤岩样品的波速平均值作为初始波速v0。
本发明实施例中，在进行三轴加载的过程中，应保证测试环境条件和实际煤层环境一致，其中加载应力与地应力相同，测试煤岩样品的波速平均值作为初始波速v0。
一种可行的实施方式中，如图3所示，在待监测工作面1的巷道2内布置微震传感器4，使微震传感器4的阵列包围待监测工作面1。
S202：根据下述公式(1)确定从震源传播到台站的最短时间
ti＝Ti(H,v,Xi)+t0 (1)
其中，H为震源位置，坐标表示为(x0，y0，z0)；Xi为第i个台站坐标(xi， yi，zi)；v为P波波速；t0为矿震发生时刻；Ti为读入的P波初至时刻；i＝1，…n， n为矿井中安装的台站数目；
S203：根据Δti推理出如下述公式(2)目标函数：
其中，wi为拾震传感器的距离权重；P为标准参数，取1或2；
通过寻优算法求解所述目标函数取得最小值时的(x0，y0，z0，t0)，获得震源的初步位置。
一种可行的实施方式中，如图3所示，当煤层发生破裂时，破裂实际位置5 在图3中破裂点5的位置，微震传感器4基于初始波速v0进行微震定位，计算的破裂点的初始定位点6在图3中破裂点6的位置，记为A0(x0,y0,z0)。
S204：通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}。
一种可行的实施方式中，根据接收震动波的旅行时数据反演该剖面的速度分布V(x，y)或慢度S(x，y)＝1/V(x，y)，从而实现矿井区域的波速场反演成像。
一种可行的实施方式中，将岩体按X、Y、Z轴分别划分为a、b、c份，以 X轴为例，基于岩体区域分割，波速场反演根据A0(x0,y0,z0)获得S1-S0、S2-S1……、 Sa-Sa-1路段波速v1、v2……va，即获得波速场{v0(x0,y0,z0)}。
S205：对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场{v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……，va]；
一种可行的实施方式中，对待测区域煤岩体进行区域网格划分，将待测区域煤岩体分割为长、宽、高各1m的块体。
本发明实施例中，将岩体按X、Y、Z轴分别划分为a、b、c份，以X轴为例，基于岩体区域分割，波速场反演根据A0(x0,y0,z0)获得S1-S0、S2-S1……、Sa-Sa-1路段波速v1、v2……va，即获得波速场{v0(x0,y0,z0)}。将待测区域分割为w块， w＝abc，将波速场{v0(x0,y0,z0)}置于区域内，获得被测区域(正方形块体)的分段波速集[v1，v2，……，va]；
S206：利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
一种可行的实施方式中，基于区域网格的划分，使用分段波速集[v1，v2，……， va]代替v0进行微震定位，获得岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)。
S207：重复执行步骤S205-S206，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位。
一种可行的实施方式中，根据新的微震定位结果，重复执行步骤S205-S206，依次获得第1次优化波速场{v1(x1,y1,z1)}，第1次优化块体波速v1(xa，yb，zc)和第2次优化定位结果A2(x2,y2,z2)，乃至第i次优化波速场{vi(xi,yi,zi)}，第i次优化第i次优化块体波速vi(xa，yb，zc)和第i次优化定位结果Ai(xi，yi，zi)，其中i ≥2。
一种可行的实施方式中，对连续两次的定位结果进行对比，计算定位位置的变化量如果di≤1，且di-1≤1，则认为优化完成，定位结果为实际微震事件发生位置Ai(xi,yi,zi)；否则，继续进行优化，直到满足di≤1，且di-1≤1，完成1m精度下的波速场反演和煤岩破裂定位。
本发明实施例中，通过设计并实施一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法，以煤层中某破裂点为定位对象，通过分割岩体区域，将岩体的波速计算限定在1m的范围内，通过多次迭代优化计算，提高微震定位精度及波速场反演精度。迭代逻辑严密，适用范围广，不需要重新开发传感器，应用成本低，有助于快速准确提高微震定位精度及获取准确煤层波速场参数。
图4是根据一示例性实施例示出的一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的装置300框图。参照图，该装置300包括
数据获取模块310，用于根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0；
信息初始化模块320，用于根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0,y0,z0)以及波速场{v0(x0,y0,z0)}；
岩体分割模块330，用于对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场 {v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……， va]；
位置校准模块340，用于利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
迭代优化模块350，用于重复执行岩体分割模块330以及位置校准模块340，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位。
可选地，数据获取模块310，还用于根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，并取该区域煤岩样本30块，进行三轴加载，加载应力与地应力相同；设定测试煤岩样品的波速平均值作为初始波速v0。
可选地，信息初始化模块320，用于根据下述公式(1)确定从震源传播到台站的最短时间
ti＝Ti(H,v,Xi)+t0 (1)
其中，H为震源位置，坐标表示为(x0，y0，z0)；Xi为第i个台站坐标(xi， yi，zi)；v为P波波速；t0为矿震发生时刻；Ti为读入的P波初至时刻；i＝1，…n， n为矿井中安装的台站数目；
根据Δti推理出如下述公式(2)目标函数：
其中，wi为拾震传感器的距离权重；P为标准参数，取1或2；
通过寻优算法求解所述目标函数取得最小值时的(x0，y0，z0，t0)，获得震源的初步位置；
通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}。
可选地，信息初始化模块320，用于根据接收震动波的旅行时数据反演该剖面的速度分布V(x，y)或慢度S(x，y)＝1/V(x，y)，从而实现矿井区域的波速场反演成像。
可选地，岩体分割模块330，用于对待测区域煤岩体进行区域网格划分，将待测区域煤岩体分割为长、宽、高各1m的块体。
可选地，位置校准模块340，用于基于所述区域网格的划分，使用分段波速集[v1，v2，……，va]代替v0进行微震定位，获得岩体发生微震事件的校准位置A1(x1, y1,z1)。
可选地，迭代优化模块350，用于根据新的微震定位结果，重复执行岩体分割模块330以及位置校准模块340，依次获得第1次优化波速场{v1(x1,y1,z1)}，第1次优化块体波速v1(xa，yb，zc)和第2次优化定位结果A2(x2,y2,z2)，乃至第i 次优化波速场{vi(xi,yi,zi)}，第i次优化块体波速vi(xa，yb，zc)和第i次优化定位结果Ai(xi，yi，zi)，其中i≥2。
可选地，迭代优化模块350，用于对连续两次的定位结果进行对比，计算定位位置的变化量如果di≤1，且di-1≤1，则认为优化完成，定位结果为实际微震事件发生位置Ai(xi,yi,zi)；否则，继续进行优化，直到满足di≤1，且di-1≤1，完成1m精度下的波速场反演和煤岩破裂定位。
本发明实施例中，通过设计并实施一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的装置，以煤层中某破裂点为定位对象，通过分割岩体区域，将岩体的波速计算限定在1m的范围内，通过多次迭代优化计算，提高微震定位精度及波速场反演精度。迭代逻辑严密，适用范围广，不需要重新开发传感器，应用成本低，有助于快速准确提高微震定位精度及获取准确煤层波速场参数。
图5是本发明实施例提供的一种电子设备400的结构示意图，该电子设备 400可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器 (centralprocessing units，CPU)401和一个或一个以上的存储器402，其中，所述存储器402中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器401加载并执行以实现下述基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法的步骤：
S1：根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速 v0；
S2：根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0, y0,z0)以及波速场{v0(x0,y0,z0)}；
S3：对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场{v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……，va]；
S4：利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
S5：重复执行步骤S3-S4，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由终端中的处理器执行以完成上述基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法。例如，所述计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的方法，其特征在于，包括：
S1：根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0；
S2：根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0,y0,z0)以及波速场{v0(x0,y0,z0)}；
所述步骤S2中，根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0,y0,z0)，包括：
S21：根据下述公式(1)确定从震源传播到台站的最短时间：
ti＝Ti(H,v,Xi)-t0 (1)
其中，H为震源位置，坐标表示为(x0，y0，z0)；Xi为第i个台站坐标；v为P波波速；t0为矿震发生时刻；Ti为读入的P波初至时刻；i＝1，…n，n为矿井中安装的台站数目；
S22：根据Δti推理出如下述公式(2)目标函数：
其中，wi为拾震传感器的距离权重；P为标准参数，取1或2；
通过寻优算法求解所述目标函数取得最小值时的(x0，y0，z0，t0)，获得震源的初步位置；
S23：通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}；
所述步骤S23中，通过波速场反演法获得波速场{v0(x0,y0,z0)}，包括：
根据接收震动波的旅行时数据反演剖面的速度分布V(x，y)或慢度S(x，y)＝1/V(x，y)，从而实现矿井区域的波速场反演成像；
S3：对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场{v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……，va]；
所述步骤S3中，对待测区域煤岩体分割为多个块体，包括：
对待测区域煤岩体进行区域网格划分，将待测区域煤岩体分割为长、宽、高各1m的块体；
S4：利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
所述步骤S4中，利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)，包括：
基于所述区域网格的划分，使用分段波速集[v1，v2，……，va]代替v0进行微震定位，获得岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
S5：重复执行步骤S3-S4，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位置，完成基于介质区域分割的微震定位；
所述步骤S5中，重复执行步骤S3-S4，进行多次迭代，包括：
根据新的微震定位结果，重复执行步骤S3-S4，依次获得第1次优化波速场{v1(x1,y1,z1)}，第1次优化块体波速v1(xa，yb，zc)和第2次定位结果A2(x2,y2,z2)，乃至第i次优化波速场{vi(xi,yi,zi)}，第i次优化块体波速vi(xa，yb，zc)和第i次优化定位结果Ai(xi，yi，zi)，其中i≥2；
所述步骤S5中，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位置，完成基于介质区域分割的微震定位，包括：
对连续两次的定位结果进行对比，计算定位位置的变化量 如果di≤1，且di-1≤1，则认为优化完成，定位结果为实际微震事件发生位置Ai(xi,yi,zi)；否则，继续进行优化，直到满足di≤1，且di-1≤1，完成1m精度下的波速场反演和煤岩破裂定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0，包括：
根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，并取该区域煤岩样本30块，进行三轴加载，加载应力与地应力相同；设定测试煤岩样品的波速平均值作为初始平均波速v0。
3.一种基于区域分割提高微震定位与波速反演精度的装置，其特征在于，所述装置适用于上述权利要求1-2中任意一项的方法，所述装置包括：
数据获取模块，用于根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，设定测试初始平均波速v0；
信息初始化模块，用于根据初始平均波速v0，通过微震传感器确定煤岩破裂事件初步位置A0(x0,y0,z0)以及波速场{v0(x0,y0,z0)}；
岩体分割模块，用于对待测区域煤岩体分割为多个块体，将所述波速场{v0(x0,y0,z0)}按照所述块体进行分割取值，获得每一块体的分段波速集[v1，v2，……，va]；
位置校准模块，用于利用每一块体的分段波速代替初始平均波速重新计算岩体发生微震事件的校准位置A1(x1,y1,z1)；
迭代优化模块，用于重复执行步骤S3-S4，进行多次迭代，直至所得微震事件位置较前一次位置变化范围在1m以内时，则优化完成，定位结果为实际微震事件位，完成基于介质区域分割的微震定位。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据获取模块，还用于根据煤田地质勘探资料获取煤层三向地应力值，并取该区域煤岩样本30块，进行三轴加载，加载应力与地应力相同；设定测试煤岩样品的波速平均值作为初始平均波速v0。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117235428B (zh) * 2023-11-16 2024-01-26 北京科技大学 煤岩损伤过程关键震源判识方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105842735A (zh) * 2016-05-20 2016-08-10 四川大学 具有复杂速度分布的区域岩体微震震源定位方法
CN106814391A (zh) * 2015-11-27 2017-06-09 中国石油化工股份有限公司 基于菲涅尔体层析反演的地面微地震事件定位方法
CN107884822A (zh) * 2017-11-13 2018-04-06 北京矿冶研究总院 一种提高矿用微震震源定位精度的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2931805C (en) * 2013-12-05 2022-07-12 Cgg Services Sa Methods and systems of detecting a microseismic event using an iterative non-linear inversion algorithm
US9939541B2 (en) * 2015-01-09 2018-04-10 Chevron U.S.A. Inc. Layered linear inversion techniques for locating microseismic activity
WO2018075046A1 (en) * 2016-10-20 2018-04-26 Landmark Graphics Corporation Correcting biases in microseismic-event data

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106814391A (zh) * 2015-11-27 2017-06-09 中国石油化工股份有限公司 基于菲涅尔体层析反演的地面微地震事件定位方法
CN105842735A (zh) * 2016-05-20 2016-08-10 四川大学 具有复杂速度分布的区域岩体微震震源定位方法
CN107884822A (zh) * 2017-11-13 2018-04-06 北京矿冶研究总院 一种提高矿用微震震源定位精度的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何学秋等.突出危险煤层微震区域动态监测技术.煤炭学报.2018,第43卷(第11期),第3124页. *
李海鹏.微地震监测裂缝反演方法研究.中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑.2018,(第04期),第22页. *

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