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随着煤矿开采深度的增加,煤岩动力灾害的威胁日益突出,严重制约了矿井安全生产。因此,提高煤岩动力灾害预警的准确性逐渐成为国内煤矿安全生产亟待解决的重大技术问题之一。微震监测技术近年来得到迅速发展,逐渐成为深井矿山动力灾害监测新手段。分析微震信号的特征和变化规律,改善微震波初至到时的拾取效果,对于微震事件的震源定位、统计分析微震事件中所包含的信息和准确监测煤岩动力灾害具有重要的理论及现实意义。 本文提出基于小波变化的瞬时频率估计算法;分析小尺度大理石试样声发射和煤矿现场微震两类信号在到时点前后时域特征、频域特征和时-频特征;基于包络函数和瞬时频率改进传统的长短时窗法,进行仿真信号和现场微震信号的拾取,并通过定位结果检验到时拾取精度。 研究结果表明: 1)基于小波变换的瞬时频率估计算法对仿真信号频率估计效果较好,能够比较准确的反映信号频率随时间变化的特征,与信号本身的时-频特性一致性较好。 2)通过大理石试样声发射信号测试实验系统和煤矿现场微震实验分别研究声发射信号、微震信号到时前后的时域特征,频域特征和时-频特征:时域上,小尺度大理石样声发射信号到时点前后振幅概率分布是从低值段向高值段急剧下降变为从低值段向高值段平缓下降,而现场微震信号却相反;频域上,150KHz脉冲源激发的声发射信号到时点前信号频率在50KHz以下,到时点后频率集中在100-150KHz之间,而对于微震信号,到时点之前50Hz的频率成分非常突出,到时点后频率集中于100-150Hz之间;时-频特征上,声发射信号在到时点之前瞬时频率值较高且变化剧烈,到时点后瞬时频率值降低,且波动变缓;而微震信号瞬时频率在到时点之后出现先升后降趋势,且在震波持续期间,瞬时频率波动较小。 3)基于包络函数和瞬时频率改进的长短时窗法,对于仿真信号和现场微震信号的到时拾取效果和对噪音的抗干扰能力要优于传统方法,大量微震事件定位结果表明改进的长短时窗法拾取到时可以满足微震定位分析精度的需要。