礦山微震信號處理技術與應用

目錄
前言
1 緒論 1
1.1 研究對象及意義 1
1.2 微震監(jiān)測技術研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 有待進一步解決的問題 9
1.3 微震監(jiān)測技術應用領域 10
1.4 研究內容及研究方法 11
2 礦山微震信號的誘發(fā)機制與傳播規(guī)律 13
2.1 礦山微震活動與誘發(fā)機制 13
2.1.1 微震事件誘發(fā)機制 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)微震震源力學機制 25
2.2.1 集中力作用機制 25
2.2.2 單力偶作用機制 26
2.2.3 雙力偶作用機制 27
2.3 巖體破裂失穩(wěn)與微震震源之間的關系 27
2.3.1 微震震源的相對性 27
2.3.2 微震事件的分區(qū)性 30
2.4 礦山常見震動波形及其特點 39
2.4.1 巖體破裂微震信號 39
2.4.2 人為干擾信號 40
2.4.3 背景干擾信號 42
2.4.4 爆破震動信號 43
3 礦山微震信號的預處理與去噪分析 47
3.1 微震信號的讀取與預處理 47
3.1.1 微震信號的讀取 47
3.1.2 去趨勢項及平滑處理 48
3.2 微震信號的濾波處理方法 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)預處理檢驗方法 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SVD降噪原理 60
3.4.3 單通道SVD頻域降噪流程 62
3.4.4 關鍵參數(shù)的優(yōu)選與確立 63
3.4.5 降噪處理及效果分析 65
4 礦山微震信號的特征提取與定量表達 72
4.1 礦山微震信號特征分析 73
4.1.1 時域特征 73
4.1.2 時頻特征 81
4.1.3 統(tǒng)計特征 83
4.2 礦山微震信號特征提取 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 礦山微震信號特征定量表達 102
4.4 礦山微震信號組合優(yōu)化與降維處理 106
4.4.1 礦山微震信號特征向量標準化 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 礦山微震信號的自動識別方法與實現(xiàn) 117
5.1 礦山微震信號識別體系的建立 117
5.1.1 單通道多級分類識別方法 117
5.1.2 多通道聯(lián)合分類識別方法 121
5.1.3 單通道與多通道混合分類識別方法 128
5.2 基于SVM的微震波形自動識別方法 129
5.2.1 SVM識別原理 129
5.2.2 基于SVM微震波形識別模型的構建 132
5.2.3 分類器參數(shù)的選擇與確立 134
5.2.4 識別性能測試 134
5.3 礦山微震波形自動識別系統(tǒng)的構建與實現(xiàn) 137
5.3.1 微震波形識別的分層分級模式 137
5.3.2 微震波形數(shù)據(jù)處理流程 142
5.3.3 自動識別系統(tǒng)的建立與實現(xiàn) 143
6 礦山微震信號的到時拾取與優(yōu)化定位 145
6.1 初始到時的快速拾取與波形截取 145
6.1.1 長短時窗法 146
6.1.2 時窗能量特征法 147
6.1.3 驗證與應用 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)化定位計算 156
6.2.4 邊界條件與關鍵參數(shù) 160
6.3 改進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 理論模型構建與定位測算 169
6.4 定位計算驗證及應用 179
6.4.1 四四組合優(yōu)化定位法驗算 179
6.4.2 改進Radon層析成像法驗算 184
7 礦山微震信號的處理與應用 190
7.1 采掘活動誘發(fā)的微震響應規(guī)律與應力顯現(xiàn)特征 190
7.2 微震事件揭示的地質異常區(qū)域活動規(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價 198
7.3.1 水力壓裂過程的微震響應 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 206