摘要
目前，我国现存矿井已逐步进入深部开采，矿震发生的频率和数量将会进一步提升，其灾害性也日趋严重。微震监测技术已经被证明是一种有效监测矿震发生的手段，本文针对微震源定位的随机分散性和系统偏差性问题，采用理论分析、数学推导、现场试验数据验证相结合的方法，进一步完善微震数据处理方法，探索震源定位理论的优化与改善方式，提高震源位置反演精度，保障矿山生产安全。 随机性定位分散是由P波初至到时误差所产生的，为了实现P波初至到时的精确拾取，首先联合线弹性动力学、场论、射线理论研究微震P波的传播和运动问题，探索震源的几何解析性质，利用试射法射线追踪震源点到微震监测台站检波器的P波走时和射线路径，给出了P波走时和震中距的计算方法；其次以自定义的信噪指数作为判定条件，选取质量较高并且适合QONSL方法拾取偏好的通道数据作为输入来提高P波到时准确度；对于受噪声污染严重的三分向微震信号，按照信噪指数为各通道数据进行权重分配做不等权叠加，构造不同检测函数来综合拾取P波初至到时，通过减少P波到时拾取误差来降低震源定位的随机分散性。 系统性定位偏差主要由P波波速以及对时间残值的求解所产生，本文基于线性方程定位法与改进的Geiger定位法形成联合定位法，引入P波速度结构的测定方法和近似速度模型；对时间残值的求解采用奇异值分解、中心化和定标化技术可以大大减小方程组系数矩阵的条件数，解决了由矩阵奇异造成定位发散的问题；提出了初始方程的修正方法和震源参数的估计方法，避免了时间残值函数收敛于局部极小值甚至无法定位的问题，降低了震源定位的系统偏差性。 利用柿竹园矿爆破试验数据对联合定位法进行测试，与现有方法相比，联合定位法定位误差最佳可达4.49m。将QONSL方法和联合定位法分别用阜新市五龙矿、沈阳市红阳三矿微震监测的矿震数据进行验证，QONSL方法具有自主选择信号通道的能力，与STA/LTA算法相比，QONSL算法P波初至到时拾取精度整体提升72%，整体误差范围波动减少75%；将QONSL方法自动拾取P波初至到时代替微震监测系统人工观测到时，相比于地面微震监测系统的矿震定位结果，使用联合定位法的定位结果更为可信。
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