大惊讶岩体结构微震监测信号处理与应用及其混沌特性研究

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多通道微震监测技术是一门具有很好应用前景的技术,也是一门典型的理论落后于实践的技术,其在大尺度岩体结构稳定性的应用研究仍处于探索阶段。基于此,本文展开了微震监测技术在大尺度岩体结构稳定性监测中的相关研究工作,从现场生产复杂条件下的信号处理分析入手,寻求现场微震信息与岩体结构失稳的对应关系,探索微震监测技术在现场中的实际应用,并引入相关理论进行进一步的分析和研究工作,作者主要完成的研究内容如下:   (1)对微震信号进行详细分类,建立了微震信号数据库;提出系统的微震信号辨识方法,包括经验分析法、理论分析法和综合分析法,并举实例进行信号辨识分析,论证本文提出的微震信号辨识方法的有效性。   (2)在matlab下进行小波阈值去噪的仿真实验分析,验证了symlet小波可以对不同类型的含噪信号进行有效地去噪,同时得到采用“无偏似然原则阈值”进行小波去噪会更为有效的结论;选用工程现场采集到的几种典型的微震信号一一可定位岩体破裂事件、爆破信号和不可定位岩体破裂事件,利用仿真实验的结论,进行去噪分析,实现了对微震信号中真实信号和噪声信号的有效分离。   (3)详细介绍了香炉山微震监测系统的6次预警实例,总结出一个非常重要的结论,即地压的宏观现象总是在微震事件率或微震累计能量释放率出现激增后才会显现出来,并在微震信号有效去噪的基础上,建立起现场微震信息与岩体结构失稳的对应关系;依据微震事件率指标,提出初步的预警准则和相应的安全应对措施;对微震监测系统自投入使用以来所有的地压显现现象进行时空分析,并初步判定井下暂时不会有大规模的冒顶和群矿柱垮塌的可能性。   (4)运用混沌理论对微震监测时间序列进行进一步的研究。对全采区微震时间序列进行相空间重构,选用Cao方法得到时间序列最小嵌入维为7,选用互信息法得到时间序列的最佳延迟时间为7;利用关联维数和最大Lyapunov指数从定量的角度对全采区微震时间序列进行的混沌判别,选用G-P方法得到关联维数为4.5,选用小数据量法得到最大Lyapunov指数0.0103,继而得到微震时间序列具有混沌特性的重要结论。
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