一种高应力集中区冲击地压的微震多参量预警方法

摘要

本发明公开了一种高应力集中区冲击地压的微震多参量预警方法，利用微震监测系统记录微震信号，计算微震活动度S值、微震时间信息熵Qt值、微震累积冲击指标E值、微震活动异常指标|Z|值并分析；所得数据分析后，分别绘制出上述四个指标的演变图；根据所绘制的演变图，分析是否在同一时间段内出现微震活动度S值在7天内先降低后以大于降低速率的速率迅速增加，微震时间信息熵Qt值在4天时间内持续降低，微震累积冲击指标E值大于临界值Em，微震活动异常指标|Z|>3，若同一时间段内四项指标中出现2～4项，则判断会出现冲击地压的情况。采用多个参数指标综合对冲击地压进行预警，能有效提高预警的准确率。

主权项

一种高应力集中区冲击地压的微震多参量预警方法，其特征在于，具体步骤是：A：在矿井中安装微震监测系统；B：利用矿井微震监测系统记录微震信号，将信号传输到地面计算机中，利用相关软件分析测量微震活动度S值、微震时间信息熵Qt值、微震累积冲击指标E值、微震活动异常指标|Z|值；其中，微震活动度S：其计算公式为：$S=0.117\lg (N+1)+0.029\lg \frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{10}^{1.5\times M_i}+0.015\times M---(1-1)$式中，N为微震总数，M_i为能级，M为最大能级；微震时间信息熵Qt值：基于耗散结构理论，将大地震的孕育、发生过程看作为一个开放系统，当应力场作用达到一定阈值时，大范围地震活动将从无序向新的稳定有序状态变化，其计算公式为：$Q_t=\frac{-(1/n)\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{p}_i\ln p_i}{ln(n-1)}---(1-2)$式中：n为某时间窗长的矿震事件总数，t_i为第i个矿震发生的时间，p_i取值为0～1之间；微震累积冲击指标E值：定义单位mm，表征煤岩体介质的累积损伤；其中v_i为垂直分量上信号在t时刻的振动速度值，单位为mm/s；T₁是信号中最大振幅时刻，T₂为信号尾波截止时刻，单位为s；设定微震累积冲击指标Em＝0.3mm；微震活动异常指标|Z|值：通过分析平均震级样本的变化即可了解研究区域不同时段平均的变化情况，根据${\bar{m}}_j=\frac{1}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{m}_i,$$z=\frac{\bar{M}-\bar{m}}{\sqrt{\frac{{\sigma }_M^2}{N}+\frac{{\sigma }_m^2}{n}}},$求得|Z|值；其中，为整个时间区间上对所有平均震级样本的算术平均值，为要考察的时间区段内样本平均震级样本的算术平均值；σ_M和σ_m分别是两样本的标准差，N和n为样本数；C：所得数据分析后，绘制出微震活动度S值演变图、微震时间信息熵Qt值演变图、微震累积冲击指标E值演变图以及微震活动异常指标|Z|值演变图共四项演变图；D：根据所绘制的演变图，分析是否在同一时间段内出现微震活动度S值在7天内先降低后以大于降低速率的速率迅速增加，微震时间信息熵Qt值在4天时间内持续降低，微震累积冲击指标E值大于临界值Em，微震活动异常指标|Z|>3，若同一时间段内四项指标中出现2～4项，则判断会出现冲击地压的情况。