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申请/专利权人：华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)

摘要：本发明公开了一种基于震源参数反演的矿震关键层识别与趋势分析方法，包括如下步骤：S1、通过理论推导和现场实测初步圈定矿震关键层的大致范围；S2、利用层析成像CT法对矿山微震事件进行精确定位，获得微震震源参数；S3、通过聚类算法对微震事件进行聚类计算，获得矿震控制的微震事件簇群；S4、提出冲量指标计算时空域内的微震活动特征，分析获得矿震事故与冲量的内在联系，建立冲量与矿震灾害的关联；S5、制作冲量平面图，以冲量指标形式对矿震关键层进行追踪，并预测矿震活动转移趋势。实现冲击地压精准性防控的有效措施，可以实现冲击地压灾害源头治理，有利于降低冲击地压防治成本，提高煤矿安全高效开采水平。

主权项：1.一种基于震源参数反演的矿震关键层识别与趋势分析方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、关键层初步圈定，通过物探、理论推导、现场实测及数值模拟分析手段和方法初步圈定矿震关键层的大致范围；所述关键层位的圈定方法包括：步骤2.1通过获得岩层移动角来确立采动影响区域，所述岩层移动角的计算公式如下：其中，l为超前影响距离，h为顶板岩层厚度；工作面的超前影响距离l的表达式为：l＝L-L′其中，L为工作面位置，L′为超前影响位置；步骤2.2根据步骤2.1获得的采动影响区域，对影响区域的钻孔柱状图进行分析，获取上层覆岩中的坚硬岩层位置，坚硬岩层位置的位置公式为：其中，m为硬岩层编号，hi、γi、Ei分别为第i岩层的厚度、容重、弹性模量，i＝1,2,…,m；步骤2.3基于两端固支梁模型计算硬岩层的破断距lk，所述破断距lk的计算公式为：其中，k为硬岩层编号，hk为第k层硬岩层的厚度；σk为第k层硬岩层的抗拉强度；qk为第k层硬岩层承受的载荷；第k层硬岩层承受的载荷qk的计算公式为：其中，下标k代表第k层硬岩层；下标j代表第k层硬岩层所控软岩层组的分层号；mk为第k层硬岩层所控软岩层的层数；Ek,j，hk,j，γk,j分别为第k层硬岩层所控软岩层组中第j层岩层弹性模量、分层厚度及容重；当j＝0时，即为硬岩层的力学参数；步骤2.4基于对各硬岩层的破断距进行比较，确定关键层位置，建立关键层识别流程；S2、层析成像精确定位，利用层析成像CT法对矿山微震事件进行精确定位，获得微震震源参数；基于高精度微震监测系统的监测结果，对采动诱发的矿山微地震信号进行采集和精细化处理，利用震源能量计算初步确立震源风险区，步骤如下：步骤3.1对采动影响区域进行初步估算，确立相应的采动影响范围，建立高精度微震监测系统体系；为此第一步需要确立工作面采动影响范围，分析并选定矿区内事故易发区域作为风险区域；第二步需要优化设计微震观测系统，在采区内的采矿巷道中埋置了10个检波器，其中道号i＝1,2,3,···10；第三步需要确立仪器监测参数；步骤3.2将风险区进一步划分成网格体，计算检波器到网格节点之间的距离rilmn，rilmn的计算公式为其中：xl,ym,zn为三维网格体节点位置坐标,Rixi,yi,zi为各检波器位置坐标；最后计算出层析扫描参数；步骤3.3基于步骤3.2的结果，利用层析成像自动定位算法获取矿震频繁发生的位置；其中层析成像自动定位算法包括如下步骤：第一步，读取微地震事件信号数据，包括该微地震事件的微地震记录数据S＝[t×R]和微地震记录数据相关的参数，道数；采样间隔；记录长度；第二步，调用监测工区网格节点到检波器之间微地震波旅行时差的数据矩阵ΔT＝[G×V×R]；第三步，计算微地震记录数据层析成像投影成像矩阵Tomo＝[G×V×t]，自动判定并求出该微地震事件的震源位置、传播速度、发震时间和震源函数；第四步，自动求取震源函数的能量、零频极限值、拐角频率和震源破裂半径；第五步，根据最大能量准则的定位判据，自动定位计算微震震源位置；同时自动保存震源位置、传播速度、发震时间、能量、零频极限值、拐角频率和震源破裂半径进入数据库，将震源函数保存为数据文件；S3、聚类分析圈定风险区，通过聚类算法对微震事件进行聚类计算，获得矿震控制的微震事件簇群；S4、概率统计分析微震活动性，提出冲量指标计算时空域内的微震活动特征，分析获得矿震事故与冲量的内在联系，建立冲量与矿震灾害的关联；其中微震活动性利用概率分析法从时间维度、空间维度和时空维度分析采动过程中的矿山微震活动规律，揭示采动条件下高位顶板运动情况，包括如下步骤：第一步、利用概率统计方法，从微震能量分布率、微震空间分布率、微震发生率角度分析微震活动性；第二步、利用统计分析方法获取微震活动特征，并以水平、剖面图的形式展示其空间分布，从而揭示覆岩运动规律，判识上覆岩层的破断的准确位置；S5、冲量指标精确识别与预测，制作冲量平面图，以冲量指标形式对矿震关键层进行追踪，并预测矿震活动转移趋势。

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