CN117235428B

CN117235428B - 煤岩损伤过程关键震源判识方法

Info

Publication number: CN117235428B
Application number: CN202311529327.3A
Authority: CN
Inventors: 张志博; 孙江; 张宏图; 白智明; 田园
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2023-11-16
Filing date: 2023-11-16
Publication date: 2024-01-26
Anticipated expiration: 2043-11-16
Also published as: CN117235428A

Abstract

本申请公开了一种煤岩损伤过程关键震源判识方法，包括：构建滑动时间窗；基于滑动时间窗，获取每个滑动窗口内的震源事件信息；基于震源事件信息构建若干滑动窗口的若干多维矩阵；基于若干多维矩阵，获取任一滑动窗口中两两震源事件之间的割裂指数；基于割裂指数，构建震源关联性网络；基于震源关联性网络，获取任一滑动窗口中每个震源事件的连接权重；基于连接权重，获取拟合折线；拟合折线包含若干段拟合直线；若拟合折线上存在预设拐点，则判定该煤岩中存在关键震源；该方法能够对煤岩损伤过程中的关键震源进行全面、快速精准判识，能够更加精确地预测对应煤岩的破坏状态，对于实现煤岩动力灾害监测预警具有重要意义。

Description

煤岩损伤过程关键震源判识方法

技术领域

本公开涉及煤岩动力灾害监测预警领域，尤其涉及一种煤岩损伤过程关键震源判识方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，向深部要空间、要资源已成为推动社会进步的重要动力。为了拓展生存和发展空间，近年来大量的深部岩体工程建设给能源、地质、土木等众多工程领域带来了严峻的安全挑战。深部工程往往处于高地应力环境，加之地质构造活动、大规模开挖扰动等因素的影响，使得顶板垮落、片帮、坍塌、冲击地压等煤岩动力灾害发生风险急剧增加、影响范围明显扩大、危害程度显著提高，煤岩动力灾害防治已成为保障深部岩体工程建设安全的重大需求。

煤岩动力灾害防治的前提是实现准确、可靠的监测预警。现有技术中常常采用声、电、磁、热等地球物理方法对煤岩损伤过程进行实时、连续监测与预警，然而，由于煤岩体的复杂性，声发射/微震震源在各个维度具有明显的随机分布特征，关键震源信息往往被其他信息所掩盖，导致获取的信息不全面，获取到的数据片面且数据量少，无法获取煤岩损伤过程的完整信息，即无法对煤岩损伤过程中的关键震源进行快速判识。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种煤岩损伤过程关键震源判识方法，至少部分的解决现有技术中存在的无法对煤岩损伤过程中的关键震源进行全面、快速精准判识的问题。

本公开实施例提供了一种煤岩损伤过程关键震源判识方法，包括：

S100，构建滑动时间窗；

S200，基于所述滑动时间窗，获取每个滑动窗口内的震源事件信息；所述震源事件信息包括震源事件数量、对应震源事件的发生时间、对应震源事件的位置坐标和对应震源事件释放的能量；

S300，基于所述震源事件信息构建若干所述滑动窗口的若干多维矩阵；

S400，基于若干所述多维矩阵，获取任一所述滑动窗口中两两震源事件之间的割裂指数；

S500，基于所述割裂指数，构建震源关联性网络；

S600，基于所述震源关联性网络，获取任一所述滑动窗口中每个震源事件的连接权重；

S700，基于所述连接权重，获取拟合折线；所述拟合折线包含若干段拟合直线；

S800，若所述拟合折线上存在预设拐点，则判定该煤岩中存在关键震源。

可选的，所述多维矩阵为：

；

其中，为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的发生时间，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件释放的能量。

可选的，所述割裂指数为：

；

其中，为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的发生时间；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的/>坐标；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件释放的能量；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的发生时间；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的/>坐标；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件释放的能量；

为时空相关参数；

≠/>。

可选的，C=1。

可选的，所述基于所述割裂指数，构建震源关联性网络，包括：

S510，构建第一集合S和第二集合U；

所述第一集合包括震源事件，所述震源事件/>为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件；

所述第二集合包括第个滑动窗口内除第/>个震源事件外的其它所有震源事件；

S520，获取在第个滑动窗口内与第/>个震源事件相关的最小割裂指数所对应的第个震源事件，/>，且/>；

S530，对所述第一集合S、所述第二集合U进行G次重构；

其中，G=1；

G次重构后的所述第一集合S包括震源事件和震源事件/>，所述震源事件/>为所述第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件；

G次重构后的所述第二集合U包括第个滑动窗口内除第/>个震源事件、第/>个震源事件外的其它所有震源事件；

S540，以震源事件为起点，以G次重构后的所述第一集合S中的其它震源事件作为中转点，以G次重构后的所述第二集合U中任一震源事件为终点，获取包含中转点的起点到终点的割裂指数之和，并记为第一数据；

将不包含中转点的起点到终点的割裂指数记为第二数据；

判断所述第一数据是否小于所述第二数据，若否，则不更新起点到终点两个震源事件的割裂指数；

若是，则将起点到终点两个震源事件的割裂指数更新为所述第一数据；

S550，获取G次重构后的所述第二集合U中与震源事件相关的最小割裂指数所对应的震源事件，并对所述第一集合S、所述第二集合U进行G+1次重构；

其中，G+1次重构后的所述第一集合S包括震源事件、震源事件/>以及G次重构后的所述第二集合U中与震源事件/>相关的最小割裂指数所对应的震源事件；

G+1次重构后的所述第二集合U包括第个滑动窗口内除第/>个震源事件、第/>个震源事件、G次重构后的所述第二集合U中与震源事件/>相关的最小割裂指数所对应的震源事件外的其它所有震源事件；

S560，G=G+1，返回执行S540，获得第个滑动窗口内第/>个震源事件与其它震源事件的关联性最高路径；

第个滑动窗口内所有任意两两震源事件的关联性最高路径连接后构成的网络图即为构建的所述震源关联性网络。

可选的，所述基于所述震源关联性网络，获取任一所述滑动窗口中每个震源事件的连接权重，包括：

基于所述震源关联性网络，获取在该滑动窗口中以对应震源事件为中转点的关联性最高路径的数量，即为每个震源事件的所述连接权重。

可选的，所述基于所述连接权重，获取拟合折线，包括：

以每个震源事件的所述连接权重的对数为横坐标，以超过对应所述连接权重的震源数量为纵坐标，获取所述拟合折线。

可选的，所述预设拐点为相邻两段所述直线的斜率绝对值增长超过50%的转折点。

可选的，所述滑动时间窗的窗口长度为时间T，滑动长度为时间t；

其中，T＞t＞0。

可选的，该方法该包括以下步骤：S900，基于所述滑动时间窗，获取关键震源序列；

所述关键震源序列包括不同时间段的所述关键震源。

通过本申请公开的煤岩损伤过程关键震源判识方法，通过构建滑动时间窗口并获取每个滑动窗口内的震源事件信息，可以获得关于震源事件数量、发生时间、位置坐标和释放能量的详细信息，这使得判别煤岩中关键震源的能力更加准确；基于震源事件信息构建的多维矩阵可以提供丰富的数据维度，可以更全面地分析不同滑动窗口中震源事件之间的割裂指数，有助于更细致地理解煤岩损伤过程中关键震源的特征和演化规律；通过构建震源关联性网络，可以将不同震源事件之间的关系可视化，这有助于识别和理解震源事件之间的连接权重，进而获得更全面的煤岩中关键震源的信息；基于连接权重，可以构建拟合折线，并在拟合折线上检测是否存在预设拐点，这有助于确定煤岩中是否存在关键震源，并能够提供可靠的判定标准，对于煤矿等地下工程的安全管理具有重要意义，可以提前发现潜在的岩层滑移、塌方等问题，避免事故的发生，保障工作人员的安全。

上述说明仅是本公开技术方案的概述，为了能更清楚了解本公开的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本公开的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请公开的一种具体实施例的流程示意图。

图2为图1中的震源关联性网络的构建方法的流程示意图。

图3为本公开实施例中构建的一种具体的震源关联性网络的示意图。

图4为构建的双对数坐标系的示意图。

图5为本申请的一种具体实施例中获取的关键震源示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

参照图1，本申请公开了一种煤岩损伤过程关键震源判识方法，该方法包括以下步骤：

S100，构建滑动时间窗。

其中，滑动时间窗的窗口长度为时间T，滑动长度为时间t，T＞t＞0。

S200，基于滑动时间窗，获取每个滑动窗口内的震源事件信息；震源事件信息包括震源事件数量、对应震源事件的发生时间、对应震源事件的位置坐标和对应震源事件释放的能量。

S300，基于震源事件信息构建若干滑动窗口的若干多维矩阵。

S400，基于若干多维矩阵，获取任一滑动窗口中两两震源事件之间的割裂指数。

S500，基于割裂指数，构建震源关联性网络。

S600，基于震源关联性网络，获取任一滑动窗口中每个震源事件的连接权重。

其中，每个震源事件的连接权重微以该震源事件为中转点的关联性最高路径的数量。

S700，基于连接权重，获取拟合折线；拟合折线包含若干段拟合直线。

S800，若拟合折线上存在预设拐点，则判定该煤岩中存在关键震源。

通过本申请公开的煤岩损伤过程关键震源判识方法，通过构建滑动时间窗口并获取每个滑动窗口内的震源事件信息，可以获得关于震源事件数量、发生时间、位置坐标和释放能量的详细信息，这使得判别煤岩中关键震源的能力更加准确；基于震源事件信息构建的多维矩阵可以提供丰富的数据维度，可以更全面地分析不同滑动窗口中震源事件之间的割裂指数，有助于更细致地理解煤岩损伤过程中关键震源的特征和演化规律；通过构建震源关联性网络，可以将不同震源事件之间的关系可视化，这有助于识别和理解震源事件之间的连接权重，进而获得更全面的煤岩中关键震源的信息；基于连接权重，可以构建拟合折线，并在拟合折线上检测是否存在预设拐点，这有助于确定煤岩中是否存在关键震源，并提供了一个可靠的判定标准。

综上所述，本申请公开的煤岩损伤过程关键震源判识方法，通过多维数据的分析和震源关联性的建模，提供了更准确和全面的判别能力，有助于快速识别煤岩中的关键震源，提供可靠的判断依据，降低了因误判导致的成本和风险，通过本申请公开的方法，能够获取全面的监测数据信息，为实际现场的指导提供可靠的数据支持。

在本实施例中，多维矩阵为，/>为第/>个滑动窗口的多维矩阵。

。

其中，为第/>个滑动窗口中的第/>个震源事件，/>为第/>个滑动窗口中的第个震源事件的发生时间，/>为第/>个滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，/>为第个滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，/>为第/>个滑动窗口中的第/>个震源事件的坐标，/>为第/>个滑动窗口中的第/>个震源事件释放的能量。

在本实施例中，割裂指数为：

；

其中，为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的发生时间；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的/>坐标；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件释放的能量；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的发生时间；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的/>坐标；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件释放的能量；

为时空相关参数；

≠/>。

在本实施例中，优选为1。

在本实施例中，割裂指数为任意两个震源事件的定量关联性，即震源事件间的割裂指数越高，关联性越低。

进一步地，本实施例中所获取的割裂指数可以以关联性矩阵进行展示，便于后续步骤的对应两个震源事件的割裂指数的直接获取。关联性矩阵/>中的矩阵元素为计算获得的割裂指数，关联性矩阵/>为一个/>阶对称矩阵。

参照图2，震源关联性网络的构建方法具体包括以下步骤：

S510，构建第一集合S和第二集合U；其中，第一集合S包括震源事件，震源事件/>为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件；第二集合U包括第/>个滑动窗口内除第/>个震源事件外的其它所有震源事件。

S520，获取在第个滑动窗口内与第/>个震源事件相关的最小割裂指数所对应的第个震源事件。

其中，，且/>；

S530，对第一集合、第二集合进行G次重构；其中，G=1；

G次重构后的第一集合包括震源事件和震源事件/>，震源事件/>为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件；

G次重构后的第二集合包括第个滑动窗口内除第/>个震源事件、第/>个震源事件外的其它所有震源事件。

S540，以震源事件为起点，以G次重构后的第一集合中的其它震源事件作为中转点，以G次重构后的第二集合中任一震源事件为终点，获取包含中转点的起点到终点的割裂指数之和，并记为第一数据；

将不包含中转点的起点到终点的割裂指数记为第二数据；

判断第一数据是否小于第二数据，若否，则不更新起点到终点两个震源事件的割裂指数；

若是，则将起点到终点两个震源事件的割裂指数更新为第一数据。

S550，获取G次重构后的第二集合中与震源事件相关的最小割裂指数所对应的震源事件，并对第一集合、第二集合进行G+1次重构；

其中，G+1次重构后的第一集合包括震源事件、震源事件/>以及G次重构后的第二集合中与震源事件/>相关的最小割裂指数所对应的震源事件；

G+1次重构后的第二集合包括第个滑动窗口内除第/>个震源事件、第/>个震源事件、G次重构后的第二集合中与震源事件/>相关的最小割裂指数所对应的震源事件外的其它所有震源事件。

第个滑动窗口内所有任意两两震源事件的关联性最高路径连接后构成的网络图即为构建的该震源关联性网络。

在本实施例中，第个滑动窗口内第/>个震源事件与其它震源事件的关联性最高路径指的是从起点到终点两个震源事件的割裂指数最小时对应的那条路径。

本实施例公开的震源关联性网络的构建方法，可以可视化震源事件之间的关系和链接，帮助研究人员更直观地理解不同震源事件之间的关联性，这有助于进一步分析煤岩中的关键震源和预测煤岩损伤过程的发展趋势；该方法可以快速获取任一滑动窗口中每个震源事件与其它震源事件的关联性路径集合，从中找到关联性最高的路径，这样，可以提高研究人员的分析效率，缩短对煤岩损伤过程关键震源的确认时间；通过基于割裂指数的震源关联性网络构建方法，可以确保震源事件之间的链接更加可靠、稳定和准确，这有利于提高煤岩损伤过程中关键震源的确认率和准确性；该方案采用多次重构的方法，对震源关联性网络的建立进行了多次优化，有利于获得更加准确和可靠的震源关联性网络，这有利于研究人员更全面地了解不同滑动窗口内震源事件的变化规律和演化趋势。综上，该方法可以提高研究人员对煤岩损伤过程中的关键震源进行判断和分析的效率和准确性，帮助提高煤矿工作安全性和效率。

为了便于理解，下面以一种具体实施例进行详细描述。

假设某个滑动窗口内包含六个震源事件，分别为震源事件（可以理解为某个滑动窗口的第/>个震源事件）、震源事件0、震源事件1、震源事件2、震源事件3、震源事件4，则初始构建的第一集合S包括震源事件i，构建第二集合U包括震源事件0、震源事件1、震源事件2、震源事件3、震源事件4。

然后，获取在第个滑动窗口内与第/>个震源事件（即震源事件/>）相关的最小割裂指数所对应的第/>个震源事件，/>，且/>，即获取的是第二集合U中与与第/>个震源事件（即震源事件/>）相关的最小割裂指数所对应的震源事件，假如该震源事件为震源事件0，则对第一集合、第二集合进行一次重构，一次重构后的第一集合包括震源事件/>和震源事件/>，震源事件/>为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件（在本实施例中指的是震源事件0）；一次重构后的第二集合包括第/>个滑动窗口内除第/>个震源事件、第/>个震源事件外的其它所有震源事件，即一次重构后的第二集合包括震源事件1、震源事件2、震源事件3、震源事件4。

然后，以震源事件为起点，以一次重构后的第一集合中的其它震源事件作为中转点，以一次重构后的第二集合中任一震源事件为终点，获取包含中转点的起点到终点的割裂指数之和，并记为第一数据；将不包含中转点的起点到终点的割裂指数记为第二数据；判断第一数据是否小于第二数据，若否，则不更新起点到终点两个震源事件的割裂指数；若是，则将起点到终点两个震源事件的割裂指数更新为第一数据。

具体地，可以先获取在第个滑动窗口内与第/>个震源事件相关的最小割裂指数所对应的第/>个震源事件，即获取的是第二集合U中与第/>个震源事件（即震源事件/>）相关的最小割裂指数所对应的震源事件，假如该震源事件为震源事件1，判断/>+/>的和是否小于/>，若否，则不更新第/>个震源事件与第/>个震源事件的割裂指数，即不更新第/>个震源事件与震源事件1的割裂指数；若是，则将第/>个震源事件与第/>个震源事件的割裂指数更新为/>+/>的和。

然后，获取一次重构后的第二集合中与震源事件相关的最小割裂指数所对应的震源事件，并对第一集合、第二集合进行二次重构；

其中，二次重构后的第一集合包括震源事件、震源事件/>以及一次重构后的第二集合中与震源事件/>相关的最小割裂指数所对应的震源事件（即震源事件/>），即二次重构后的第一集合包括震源事件/>、震源事件/>和震源事件1；二次重构后的第二集合包括震源事件2、震源事件3、震源事件4。

然后，以震源事件、震源事件/>中的一个或两个作为中转点进行对应路径的割裂指数计算，具体包含五条路径。

路径一为：-/>，对应的割裂指数可记为第一割裂指数，第一割裂指数为：/>；

路径二为：-/>-/>，对应的割裂指数可记为第二割裂指数，第二割裂指数为：+/>；

路径三为：-/>-/>，对应的割裂指数可记为第三割裂指数，第三割裂指数为：+/>；

路径四为：-/>-/>-/>，对应的割裂指数可记为第四割裂指数，第四割裂指数为：+/>+/>；

路径五为：-/>-/>-/>，对应的割裂指数可记为第五割裂指数，第五割裂指数为：+/>+/>；

获取最小的割裂指数，并将其作为第个震源事件与第/>个震源事件的割裂指数（即若/>为最小的数值，则不更新第/>个震源事件与第/>个震源事件的割裂指数；若不是最小的数值，则将最小的割裂指数对应的数值更新为第/>个震源事件与第/>个震源事件的割裂指数）。

其中，第个震源事件指的是二次重构后的第二集合中的任一震源事件，假如在该实施例中，第/>个震源事件为震源事件2，则将该震源事件2从二次重构后的第二集合中移动到二次重构后的第一集合中，实现对第一集合、第二集合的三次重构，三次重构后的第一集合中包括震源事件/>、震源事件/>、震源事件1和震源事件2，三次重构后的第二集合中包括震源事件3、震源事件4。

然后，以三次重构后的第一集合中震源事件为起点，以三次重构后的第二集合中任一震源事件为终点，以三次重构后的第一集合中的其它震源事件作为中转点，即在本实施例中，中转点为震源事件/>、震源事件1、震源事件2中的一个或者多个，获取包含中转点的起点到终点的割裂指数之和，并记为第一数据；将不包含中转点的起点到终点的割裂指数记为第二数据；判断第一数据是否小于第二数据，若否，则不更新起点到终点两个震源事件的割裂指数；若是，则将起点到终点两个震源事件的割裂指数更新为第一数据。

以此类推，直到将第二集合中的顶点全部放入第一集合中，即可获得某一滑动窗口内第个震源事件与其它震源事件之间的关联性路径集合，其中，最短的路径即为第/>个震源事件与其它震源事件的关联性最高路径。

最红，将第个滑动窗口内所有关联性最高路径连接，获得的网络图即为构建的第个滑动窗口内的震源关联性网络，即为任一滑动窗口中的震源关联性网络。

参照图3，在本实施例中，将某一个滑动窗口内所有关联性最高路径连接，获得的网络图即为构建的对应滑动窗口内的震源关联性网络，即为任一滑动窗口中的震源关联性网络；从对应的震源关联性网络中，可以明显获取在该滑动窗口中以对应震源事件为中转点的关联性最高路径的数量，即为本申请中每个震源事件的连接权重。

需要说明的是，这里说的中转点指的经过该震源事件的路径，即该震源事件既不是起点也不是终点，仅仅是中间的通过点。

参照图4和图5，在本实施例中，获取的拟合折线是在双对数坐标系中绘制的，其中，横坐标为每个震源事件的连接权重的对数，纵坐标为对应滑动窗口内超过对应震源事件的连接权重的震源数量；其中，预设拐点为相邻两段直线的斜率绝对值增长超过50%的转折点。

在本实施例中，对于所构建的滑动时间窗，以测试开始时刻0为滑动窗口起始位置，时刻T为终止位置，形成第1个窗口。

构建第1个窗口内的震源事件点集={b _1j}，震源事件个数为/>，并记录点集/>中所有震源事件的空间坐标。

记录完成后，以时刻t为起始位置，时刻T+t为终止位置，形成第2个窗口，构建第2个窗口内震源事件点集={b _2j}，震源事件个数为/>，并记录点集/>中所有震源事件的空间坐标。

重复上述操作，直到第A+1个窗口的终止位置A*t+T超过测试终止时刻，则总共可以得到A个震源事件点集。

进一步地，本申请公开的煤岩损伤过程关键震源判识方法还包括以下步骤：

S900，基于滑动时间窗，获取关键震源序列；其中，关键震源序列包括不同时间段的关键震源，即随着窗口在震源事件的时间序列上滑动，即可获得不同时间段的关键震源序列。

在本申请中，通过不断构建的新的窗口并记录其中的震源事件点集，可以实现对煤岩变化的动态监测，每个窗口内的震源事件点集反映了该时间段内煤岩的动态活动情况，通过对多个窗口内的震源事件点集进行分析，可以观察到煤岩体的时空演化过程，提供了对煤岩体变化的全面了解；通过滑动窗口的方式，可以将煤岩活动时间段进行切割，每个窗口内都有对应的震源事件点集，这种方式可以提高事件的捕捉率，使得更多的煤岩体活动得到记录和分析，相比于单个时间段的静态观测，使用滑动窗口可以获取更多的数据，并辅助分析煤岩体的活动规律和趋势；通过构建多个窗口，可以对不同时间段内的震源事件点集进行独立的分析，每个窗口内的震源事件点集代表了不同时间段的煤岩体活动情况，可以对各个窗口内的数据进行对比和统计，找出煤岩体活动的规律和特点，这有助于更全面地了解煤岩的活动特点，实现煤岩损伤过程中关键震源的快速判识，便于预测和判断煤岩未来的发展趋势，提供有效的预警和安全管理手段，即为煤矿管理提供更准确和及时的监测预警信息。

煤岩体是具有各向异性的天然地质材料，变形破坏过程中会诱发的破裂具有明显的无规则性，即会产生大量随机分布的微震/声发射震源事件。本申请公开的煤岩损伤过程关键震源判识方法，可以精准识别出关键震源，即与煤岩灾变相关性较高的震源，通过这些震源信息，可以精准预测煤岩灾变，以进行精准预警。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims

1.一种煤岩损伤过程关键震源判识方法，其特征在于，包括：

S100，构建滑动时间窗；

S500，基于所述割裂指数，构建震源关联性网络；

S800，若所述拟合折线上存在预设拐点，则判定该煤岩中存在关键震源；

所述多维矩阵为：

；

其中，为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的发生时间，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件的/>坐标，/>为第/>个所述滑动窗口中的第/>个震源事件释放的能量；

所述割裂指数为：

；

其中，为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的发生时间；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的/>坐标；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件释放的能量；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的发生时间；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件的/>坐标；

为第/>个滑动窗口内的第/>个震源事件释放的能量；

为时空相关参数；

≠/>；

所述基于所述割裂指数，构建震源关联性网络，包括：

S510，构建第一集合S和第二集合U；

S520，获取在第个滑动窗口内与第/>个震源事件相关的最小割裂指数所对应的第/>个震源事件，/>，且/>；

S530，对所述第一集合S、所述第二集合U进行G次重构；

其中，G=1；

G次重构后的所述第一集合S包括震源事件和震源事件/>，所述震源事件/>为所述第个滑动窗口内的第/>个震源事件；

将不包含中转点的起点到终点的割裂指数记为第二数据；

2.根据权利要求1所述的煤岩损伤过程关键震源判识方法，其特征在于，C=1。

3.根据权利要求1所述的煤岩损伤过程关键震源判识方法，其特征在于，所述基于所述震源关联性网络，获取任一所述滑动窗口中每个震源事件的连接权重，包括：

4.根据权利要求3所述的煤岩损伤过程关键震源判识方法，其特征在于，所述基于所述连接权重，获取拟合折线，包括：

5.根据权利要求4所述的煤岩损伤过程关键震源判识方法，其特征在于，所述预设拐点为相邻两段所述直线的斜率绝对值增长超过50%的转折点。

6.根据权利要求1所述的煤岩损伤过程关键震源判识方法，其特征在于，所述滑动时间窗的窗口长度为时间T，滑动长度为时间t；

其中，T＞t＞0。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的煤岩损伤过程关键震源判识方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

S900，基于所述滑动时间窗，获取关键震源序列；

所述关键震源序列包括不同时间段的所述关键震源。