煤矿微震信号特征及传播规律研究

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冲击地压等煤岩动力灾害严重威胁着煤矿安全高效生产,对其进行准确监测预警是煤矿行业的重要研究课题。微震技术是一种有效的监测手段,通过深入研究微震信号特征及衰减规律,对提高冲击地压灾害监测预警的实时性及准确率有着重要的理论和实践意义。本文利用YDD16煤岩动力声电监测系统测试了不同位置煤层卸压爆破的微震信号,并对信号进行去噪、能量分布特征及混沌特性分析,最后从频率和瞬时能量两方面探讨了微震信号传播特征。本文的研究成果主要有:(1)通过串联电路优化后的磁电式速度传感器性能稳定、信噪比高,易测量微弱信号,更适合矿山远距离监测及传输使用。(2)研究得出了煤矿井下常见的干扰信号及特征;基于小波分析技术对微震信号进行小波去噪和能量分布特征分析,结果表明:分层阈值对噪声的抑制效果最好;随着传播距离的增加,低频段0~78.1Hz信号能量比例逐渐升高,而其它频段内的能量比例则逐渐降低。(3)基于相空间重构理论和G-P算法对微震信号时间序列进行了混沌特性分析,结果表明:微震信号在传播过程中具有混沌特性,随着传播距离的增加,微震信号时间序列的关联维数逐渐减小,维数的变化反应了波复杂程度、频率及能量成分的变化。(4)运用HHT变换分析了微震信号在传播过程中瞬时能量衰减特征,结果表明:瞬时能量与原始图形振幅的变化保持了较好的一致性,且信号的瞬时能量随传播距离的增加成幂级递减。
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