矿山微震定位计算与应用研究

结合矿山震动波多点释放的特点,研制一套矿山微震多通道监测定位系统。根据牛顿迭代法目标定位原理,应用多通道监测定位系统对矿山微震定位进行研究。结果表明,该系统可实现对矿山震源位置的精确定位,能预报可能发生的矿山地质灾害,且传感器阵列监测范围内的震源定位误差小于10m。     

红透山铜矿微震监测系统及其应用

针对红透山铜矿深部地压活动频繁现状,建立矿山微震监测系统,通过构建红透山铜矿三维地质模型,优化传感器布设方案,对深部地压活动规律进行连续实时监测.通过微震监测结果与实际爆破震源对比,监测系统对于传感器监测范围内震源的定位误差小于5m,表明微震监测系统对于人工震源具有很高的定位精度.微震监测系统能够连续实时地对地压活动进行监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位,这对开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

基于走时拟合的微震源定位及拾震器布阵研究

为解决国内常见微震源定位技术存在的震源定位精度及其可靠性都较低的问题,提出采用匀速P波和走时拟合的震源定位方法,编制了基于Matlab的震源定位程序。对设想的不同油井压裂微震监测中拾震器布阵方案进行震源定位,绘出了震源定位点的三维坐标误差图,比较其定位精度并选出合理的拾震器布阵方案。仿真结果表明,该方法可提高震源的定位精度,同时可根据得到的震源定位误差图分析,在拾震器利用率最高的情况下,选出准确、合理、有效的拾震器布阵方案。     

红透山矿深部开采岩爆潜在区微震活动性研究

应用表面应变法测试了红透山矿深部开采地应力值,据此对红透山矿深部岩体的矿岩冲击性进行分析;在-767m水平13采场构建红透山铜矿三维地质模型,布设传感器,建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位.应用神经网络模式识别方法将微震监测信息中的干扰信号(爆破、凿岩、动力电等)剔除,有效地显现微震监测定位结果;通过区分微震能量释放大小来区分不同微震事件的产生原因;对连续监测的微震活动事件进行时间非线性分析,根据在单位时间内微震事件活动数目来判断岩爆发生的可能,这对于开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

一种电力网络潮流计算的综合算法

针对牛顿-拉夫逊法对初值要求严格,迭代速度快的特点,利用电力网的结构特点,使用高斯-塞得尔迭代法的第一次迭代结果作为牛顿-拉夫逊法的计算初值。这样既解决了牛顿-拉夫逊法对初值要求高的问题,又提高了收敛速度。计算结果表明,综合算法在迭代次数和收敛速度上有优势。     

基于矩张量反演的矿山突水孕育过程

为实现矿山突水孕育过程中岩石破裂事件的有效分析,利用河北矾山磷矿所监测的异常微震事件,引入基于数字地震学的矩张量反演方法。矿井尺度的震动位移场可表示为矩张量与格林函数的时间褶积。通过提取微震事件位移场资料,并计算格林函数(震源至传感器之间传播介质的脉冲响应),线性反演了微震事件的矩张量,并利用微震事件的破裂方位判别了其破裂类型。随后建立微震监测三维效果图,拟合出岩石破裂面发展趋势,并初步确定了突水危险区域范围。研究表明,矩张量反演方法能够计算出微震事件震源机制解,可有效反映矿山突水孕育过程中岩石破裂的形成过程及发展趋势。     

裂缝监测方法研究及应用实例

利用微震裂缝监测技术,对某油田的A区块进行压裂裂缝监测。通过接收地层破裂时的微震信号和微震震源定位方法确定震源。了解震源的空间分布,从而确定裂缝的形态、方位、高度。分析裂缝发育与地应力的关系,并考虑地应力状态下天然裂缝和人工裂缝的综合影响,为下一步的优化压裂设计、优化井网做好准备,从而为低渗透油藏高效开发提供依据。     

基于3D GIS+BIM的建筑物可视化信息管理系统应用研究

公路系统的运维管理主要表现在对运维信息的管理上,传统的信息管理具有复杂和效率低的特点。为保证运维信息的有序化与可视化管理,该文基于SuperMap软件平台集成BIM数据和3D GIS数据搭建了可视化平台,然后结合文档管理模块、道路与设备监测模块、科研成果展示模块等运维信息模块,建立统一的可视化的综合运维信息管理平台。该平台实现运维信息的可视化、集成化和实时化管理,可以有效地提高运维信息的存储与检索效率,进而提高公路系统运维管理的效率。     

基于误差最小原理的微震震源参数反演

为减小矿山地质、岩性、施工等因素对震源参数测量精度的影响,提出一种基于误差最小原理的震源参数反演算法(均匀速度模型),在目标函数取最小值条件下拟合出最优震源参数。研究结果表明:无论是对内场震源点还是对外场震源点进行定位分析,提出的反演方法比传统的定位算法具有更高的定位精度。克服传统方法由于现场实测波速与真实波速之间存在误差而影响到拟合精度的缺点,可满足实际工程监测需要,研究结果可为相关工程的微震准确定位提供参考和借鉴。     

北山花岗岩区微震事件的Fisher判别模型

应用微震监测系统,对北山坑探设施开挖过程进行实时监测。为研究北山花岗岩区微震事件的判别方法,采用Fisher判别分析法,选取地震力矩、微震能量、微震体变势、静应力降和视应力等5个震源参数作为判别因子,综合考虑各震源参数的差异性,建立爆破和微震事件Fisher判别模型,并对该模型进行检验。结果表明:总体判别正确率为86.3%,其中爆破组监测数据正确判别率达100%,微震组监测数据的正确判别率为76.4%,判别结果与事件实际基本相符。该模型简便易行,正确率较高,能够对北山花岗岩区爆破和微震事件进行有效地识别。     

基于D值理论的微震监测台网优化布设

基于D值理论,考虑矿山工程实际情况,引入微震事件概率因子、监测区域重要性因子和台网布设可行性因子重新构建了台网优化目标函数.以某磷矿顶板突水的微震监测为例,对全矿区按照监测区域重要性、台网布设可行性等因素进行分区,采用专家权重法分别给出了相关因子的参考值.按照影响因子取值差异将整个监测区域再次分区,给出了分区后目标函数的积分形式,其中各监测区域控制点坐标即为相应的积分上下限.基于文中提出的微震监测网络的动态优化设计原则,最终给出了该磷矿微震监测台网布设方案.爆破试验表明,本文提出的台网布设方案具有一定的合理性和准确性,三个坐标方向的平均定位误差为6.74 m,最大为10.05 m,空间定位误差为12.51 m,定位精度可满足工程监测需要.     

二次矩阵方程异类约束1-3-7解的迭代算法

讨论了控制理论中二次矩阵方程的约束解问题,结合牛顿算法以及修正共轭梯度算法(MCG),建立了多变量二次矩阵方程异类约束1-3-7解的牛顿-MCG算法.先用牛顿算法把非线性二次矩阵方程转化为关于校正矩阵的线性矩阵方程,再用MCG算法求线性矩阵方程异类约束解或最小二乘约束解,给出了算法性质和结论.最后,用数值算例验证了该算法是有效的.     

一种微震震相到时自动拾取方法

震相初至到时的自动拾取是微震监测中一个关键问题,是实现震源定位及震源机制解释的前提和基础。针对微震信号固有的低信噪比、非线性、非平稳等特征,提出了一种震相初至自动拾取方法。首先,应用小波阈值降噪法对采集到的含噪微震信号进行降噪处理,降低人工采集时机械类振动噪声对微震震相初至拾取的干扰;然后使用STA/LTA对降噪后的微震信号进行预拾取,获得震相初至的大致时刻;以该时刻为基准,分别向前向后各截取500个采样点构成一个时间窗口,在该时间窗口内应用AIC准则法精确求取震相初至。为验证本文方法的有效性,以人工拾取的到时为基准,误差在±10ms之内视为准确拾取。实验结果显示,本文方法对低信噪比微震信号拾取的准确率为95.79%,较单纯使用STA/LTA及AIC方法准确率分别提高了9.78%及10.08%。     

矿山微震监测结果可视化

为了解决矿山微震进行可视化问题,采用模拟方法介绍了矿山微震监测结果可视化原理及成像方法,用计算机可视化方法分析矿震灾害,模拟矿震灾害的发生结果,用图表的形式实时反映矿山微震具体参数的变化情况.利用Visual Basic实现了程序部分,并且对AutoCAD与Excel进行二次开发,用直观的图形、图像、图表、曲线等来显示矿山微震监测结果.实现了矿震发生的地点、能量、时间、频率等基本参数的可视化,快速动态地反映矿震模拟数据结果,达到预警和紧急避险的目的.     

影响微震震源定位精度的主要因素分析

 微震震源坐标是微震监测最基本和最重要的参数之一,定位精度的高低直接影响着微震分析的结果。研究分析了微震震源定位精度的影响因素,台站误差,速度误差及由优化算法带来的误差。采用优化算法确定震源的坐标及震源事件的发生时间时,不同算法求解的源坐标值相差很大,为此,如何选取合理的优化算法意义重大。将麦夸特法(LM)、简面体爬山法(SM)、准牛顿法(QN)、最大继承法(MIO)、自组织群移法(SOMA)、麦夸特法与全局优化算法(LM-GO)、简面体爬山法与全局优化算法(SM-GO)、准牛顿法与全局优化算法(QN-GO)、最大继承法与全局优化算法(MIO-GO)应用到震源定位中,分析不同算法对震源定位精度的影响。研究发现单纯使用MIO、QN、LM很容易陷入局部最优值,选用时应慎重,联合使用全局最优算法可以显著提高定位精度。SOMA、SM-GO、MIO-GO、LM-GO计算结果较为稳定,定位精度高,建议在声发射源与震源定位时优先选用。     

微地震震源地震波能量的计算方法

由工程爆破中普遍采用的质点峰值振动速度与炸药量和震源距关系的经验公式推导出质点峰值振动速度与震源能量和震源距关系的经验公式,并作为微震地震波能量衰减公式.在公式中引入地震波能量特征系数 K1描述震源能量与震源峰值振动速度之间的比例关系,并认为 K1主要与震源场地介质特征有关,而与爆破参数无关.通过校验炮数据的回归分析获取监测区域能量特征系数 K1.采用能量衰减模型,以微震事件各测点的峰值振动速度、震源距及 K1为已知量,以震源能量及衰减系数为回归参数进行回归计算,直接反演出震源能量.本文方法为震源能量计算提供了新的思路和方法.     

微地震震源地震波能量的计算方法

由工程爆破中普遍采用的质点峰值振动速度与炸药量和震源距关系的经验公式推导出质点峰值振动速度与震源能量和震源距关系的经验公式,并作为微震地震波能量衰减公式.在公式中引入地震波能量特征系数K1描述震源能量与震源峰值振动速度之间的比例关系,并认为K1主要与震源场地介质特征有关,而与爆破参数无关.通过校验炮数据的回归分析获取监测区域能量特征系数K1.采用能量衰减模型,以微震事件各测点的峰值振动速度、震源距及K1为已知量,以震源能量及衰减系数为回归参数进行回归计算,直接反演出震源能量.本文方法为震源能量计算提供了新的思路和方法.     

基于北斗的建筑形变监测系统设计

北斗具有全天候、高精度、实时、自动化程度高等特点,相对常规位移监测方法,其具有明显的优越性.基于北斗载波相位差分定位技术,设计一套建筑形变监测系统,系统以处理北斗数据的监测平台为核心,平台数据解算采用北斗双频宽巷模糊度分组的单历元算法.测试结果表明系统能够实现厘米级精度的建筑位移形变监测.     

基于P-Q分解的潮流计算的算法改进与应用研究

针对牛顿-拉夫逊法在潮流计算中的缺点,提出了基于P-Q分解的潮流计算的改进算法。首先介绍了基于P-Q分解的潮流计算原理,在此基础上,详细阐述了该改进算法在求取PV曲线中的应用方法。所提出的改进算法通过公式化简实现了节点有功功率与无功功率的解耦迭代,使潮流运算的速度有了明显提高。MATLAB仿真的结果表明,基于P-Q分解的潮流计算的改进算法能够正确绘制出完整的PV曲线,且运算速度与牛顿-拉夫逊法相比有明显提高。     

基于特征地图的移动机器人EKF-SLAM和FastSLAM算法自主导航研究

对移动机器人未知环境中自主导航和SLAM(即时定位与构图)问题进行讨论。设计了一种构建2D可视化路标特征地图的方案,该方案结合单目视觉传感器和里程计的鲁棒感知模型,建立包含世界坐标系下三维信息的路标数据库,并获得全局环境下特征地图;提出了一种基于Python平台分析移动机器人自主导航鲁棒性的方法,通过在Python平台下引入扩展模块NumPy、PyLab构建仿真平台,对不同噪声环境下EKF-SLAM(扩展卡尔曼滤波器)和FastSLAM算法的导航过程进行了研究。实验显示了构图方案和仿真平台的可行性。