沖擊地壓是一種典型的煤礦動力災(zāi)害,嚴(yán)重威脅煤礦的高效生產(chǎn)和人員安全。因此,沖擊地壓災(zāi)害的預(yù)防與預(yù)警至關(guān)重要。微震監(jiān)測技術(shù)作為一種間接、實時、無損的地球物理監(jiān)測方法,在礦山?jīng)_擊地壓、水害防治和邊坡變形等工程中得到廣泛應(yīng)用。目前,通過連續(xù)監(jiān)測礦山微震,是實現(xiàn)沖擊地壓預(yù)警的較為有效手段。在微震監(jiān)測中,波形識別是數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ),震源位置是監(jiān)測中需要確定的最關(guān)鍵的參數(shù)之一。然而,礦山微震波形受背景噪音、機(jī)械振動等因素干擾,信號復(fù)雜,已有識別系統(tǒng)和定位方法效果有限。如何提高微震波形的識別效果和震源定位的精度,是目前亟需解決的問題。本文一方面結(jié)合領(lǐng)域知識和數(shù)據(jù)的非平衡特性,從算法層面研究微震波形的非平衡識別問題;另一方面,充分考慮參與定位的通道個數(shù)對定位精度的顯著影響,深入研究震源的反演定位方法。本文的主要研究工作如下:（1）針對多通道微震波形數(shù)據(jù)識別問題,提出一種融合知識的微震波形SMOTE識別方法,實現(xiàn)對微震波形的分類。首先,對源于SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)的微震數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,構(gòu)建基于時窗能量知識的多通道微震信號數(shù)據(jù)集;其次,根據(jù)時間窗內(nèi)微震檢波探測器所采集的微震波形方差,確定波形之間的空間相關(guān)性,構(gòu)... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國發(fā)生沖擊地壓數(shù)量累計分布圖

1緒論5弛。其中，儲藏能量的一部分應(yīng)力便會以聲波的方式釋放出來，這樣就產(chǎn)生了微震，也就是通常所說的低震級事件。另外，經(jīng)過長期的觀察，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)低震級事件的頻率一般分布在200~1500Hz左右，持續(xù)時間一般不超過15s。使用地震記錄儀對低震級事件進(jìn)行記錄，傳輸回來的結(jié)果一般為清晰連續(xù)的波形，通常情況下，一次比較強(qiáng)的低震級事件，其持續(xù)的時間一般比較長，能量也越大，但是其頻率一般都比較低。圖1-2SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖Figure1-2ThestructureofSOSmicro-seismicmonitoringsystem目前，在礦山領(lǐng)域，基于微震監(jiān)測技術(shù)的沖擊地壓監(jiān)測系統(tǒng)主要包括波蘭SOS、加拿大ESG、中國安科興業(yè)BSM系統(tǒng)等[26]。本文使用的數(shù)據(jù)來自山東某礦，該礦安裝的是波蘭SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在我國的推廣始于中國礦業(yè)大學(xué)，其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。SOS系統(tǒng)最初是由波蘭礦山研究總院立項設(shè)計的，中國礦業(yè)大學(xué)相關(guān)實驗室負(fù)責(zé)對該系統(tǒng)的后續(xù)研究和開發(fā)�，F(xiàn)在煤礦使用的該系統(tǒng)均為新一代SOS微震監(jiān)測系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，可實現(xiàn)煤礦全礦井的遠(yuǎn)距離、實時、自動監(jiān)測，并可收集、記錄和分析煤礦沖擊地壓微震波形信號[27]。1.2.3微震波形識別微震波形識別是數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)，大部分現(xiàn)有的微震監(jiān)測系統(tǒng)裝配了微震波形識別功能[28-30]。然而，礦山微震波形受井下噪音、機(jī)電裝置等因素干擾，波形變得非常復(fù)雜，現(xiàn)有微震監(jiān)測系統(tǒng)自動識別能力較差�；诖�，目前仍然采用人工識別微震波形的方法，但其效率低，且容易出現(xiàn)誤處理和處理不及時等情況。因此，如何有效分類礦山微震波形是目前面臨的一個重大難題[31]。

通道微震波形的非平衡特性，并闡述了非平衡數(shù)據(jù)及其分類問題。在 2.2 節(jié)描述了微震震源的反演定位方法及基于反演法的震源定位基本數(shù)學(xué)模型。在 2.3 節(jié)給出了本章內(nèi)容的總結(jié)。 2.1 微 震 數(shù) 據(jù) 與 非 平 衡 學(xué) 習(xí) (Micro-seismic Data and Imbalanced Learning) 本文數(shù)據(jù)來源于 SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)，一般而言，煤礦巷道的 SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)通常由 20 個微震檢波探測器構(gòu)成，采樣數(shù)據(jù)的時間窗一般設(shè)置為 4 小時，每個檢波探測器在該時間窗內(nèi)包含 10240 個微震波形采樣值，由此，構(gòu)成的微震波形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖 2-1。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3089969