一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法与流程

本发明属于矿震监测，具体涉及一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法。

背景技术：

1、随着我国浅部煤炭资源的不断减少，大量矿井逐步进入深部开采阶段，矿震和冲击地压对煤矿井下、地面危害日益突出，已成为我国部分地区煤矿生产所面临的关键问题之一。矿井开采过程中伴随的不同程度的矿震，不仅能够诱发井下冲击地压，部分强矿震也能造成地面强烈震感和建筑物的晃动，严重制约着矿井的安全生产，同时天然地震也可能诱发矿山灾害的发生。因此，需要不断加强矿井开采过程中的矿震监测，并且扩大监测区域，增大监测震动频段，增加地震监测手段，从而实现强矿震和冲击地压等矿山灾害提前预警。

2、矿震监测技术主要是通过检波器采集煤岩体破裂过程中产生的震动信号，经过分析处理得到震源发生的空间位置与能量等级，目的是根据矿震事件的强弱、频率，判断矿山潜在的动力灾害，进行提前预警。但是现有的矿震监测系统，如地音监测系统、微震监测系统使用检波器频段单一，且采集到的数据只在单系统内进行处理，未进行联合分析，覆盖范围小，监测精度低。

3、公开号为cn105785436a的专利，“一种矿用微震监测方法”，通过动态调整检波器位置或增加检波器的安装方式提高监测能力，未考虑检波器频段且仅使用单一监测系统；公开号为cn110454229a的专利，“一种矿用微震监测系统”，通过改变传感器种类进行微震监测，仍为单一监测系统且未涉及检波器频段；公开号为cn110703320a的专利，“一种井上下联合微震监测系统及方法”，通过增加井上微震监测系统提高了定位精度，进行了双系统联合分析但未考虑检波器频段。

技术实现思路

1、本发明针对现有矿震监测系统，使用检波器频段单一，且采集到的数据只在单系统内进行处理，未进行联合分析，覆盖范围小，监测精度低的问题，提供一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，本发明将不同频率检波器连接至同一地面监测服务器进行分析，集成地音、微震、矿震和地震四类监测手段，实现了“全矿井-全频段”的矿山震动监测，能够克服局部区域布置定频检波器进行矿山震动监测的局限性问题，同时提高矿井不同区域矿震事件的监测精度，还可以有效监测地震诱发的矿山灾害，满足了矿井灾害预测的需求。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，包括如下步骤：

4、s1、在掘进工作面布置使用多个高频检波器，用以连续监测高频、低能量震动事件，满足了地音监测的需求；

5、s2、在回采工作面布置使用多个中高频检波器，用以连续监测中高频、中高能量震动事件，满足了微震监测的需求；

6、s3、在矿井大巷区域布置使用多个中低频检波器，用以监测中低频、大能量震动事件，满足了全矿微震监测的需求；

7、s4、在矿区地表布置使用多个多频段检波器，用以监测矿井开采过程中的全部震动事件，满足了矿震监测的需求；

8、s5、在地表和井下布置多个固定自然频率的地震检波器，用以监测矿井区域内地震诱发的矿山灾害，满足了地震监测的需求；

9、s6、将s1-s5采集到的震源数据传输至同一地面监测服务器，通过数据处理计算机对不同频段检波器在同一时间段采集的震动数据进行事件匹配和联合对比分析，获得同一震动事件的空间位置、能量等级和频段响应特征，为矿井灾害风险研判提供监测依据。

10、进一步地，s1中，所述高频检波器的频段为60-2000hz，间隔式布置于掘进工作面。

11、进一步地，s2中，所述中高频检波器的频段为4.5-800hz，间隔式布置于回采工作面。

12、进一步地，s3中，所述中低频检波器的频段为0.1-150hz，分布式布置于矿井大巷中。

13、进一步地，s4中，所述多频段检波器包括0.1-150hz、4.5-800hz、60-2000hz，覆盖了0.1-2000hz全部频段，埋藏于不同深度的地表孔中，呈分布式布置于矿井全部开采范围内。

14、进一步地，s5中，所述固定自然频率的地震检波器的频率为5hz或10hz，呈空间立体化布置于地表和井下。

15、进一步地，掘进工作面、回采工作面、矿井大巷、井下所有检波器监测到的震源数据通过环网/光纤传输至地面监测服务器；地面所有检波器监测到的震源数据通过无线或通讯电缆直接传输至同一地面监测服务器中。

16、进一步地，s6中，所述联合对比分析的方法如下，通过数据处理计算机对监测服务器中不同频段检波器在同一时间段监测到的震动数据进行事件匹配；对属于同一震动事件的各频段数据进行到时、能量和频段响应特征的联合对比分析定位，获得震动事件的空间位置、能量等级和频段响应特征，集成地音、微震、矿震和地震四类监测手段。

17、本发明的有益效果如下：

18、本发明将不同频率检波器连接至同一地面监测服务器进行分析，集成地音、微震、矿震和地震四类监测手段，实现了“全矿井-全频段”的矿山震动监测，克服了局部区域布置定频检波器进行矿山震动监测的局限性问题，提高了矿井不同区域矿震事件的监测精度，还可以有效监测地震诱发的矿山灾害，满足了矿井灾害预测的需求。

1.一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：s1中，所述高频检波器的频段为60-2000hz，间隔式布置于掘进工作面。

3.根据权利要求1所述的一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：s2中，所述中高频检波器的频段为4.5-800hz，间隔式布置于回采工作面。

4.根据权利要求1所述的一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：s3中，所述中低频检波器的频段为0.1-150hz，分布式布置于矿井大巷中。

5.根据权利要求1所述的一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：s4中，所述多频段检波器包括0.1-150hz、4.5-800hz、60-2000hz，覆盖了0.1-2000hz全部频段，埋藏于不同深度的地表孔中，呈分布式布置于矿井全部开采范围内。

6.根据权利要求1所述的一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：s5中，所述固定自然频率的地震检波器的频率为5hz或10hz，呈空间立体化布置于地表和井下。

7.根据权利要求1所述的一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：掘进工作面、回采工作面、矿井大巷、井下所有检波器监测到的震源数据通过环网/光纤传输至地面监测服务器；地面所有检波器监测到的震源数据通过无线或通讯电缆直接传输至同一地面监测服务器中。

8.根据权利要求1所述的一种“全矿井-全频段”集成式矿山震动监测方法，其特征在于：s6中，所述联合对比分析的方法如下，通过数据处理计算机对监测服务器中不同频段检波器在同一时间段监测到的震动数据进行事件匹配；对属于同一震动事件的各频段数据进行到时、能量和频段响应特征的联合对比分析定位，获得震动事件的空间位置、能量等级和频段响应特征，集成地音、微震、矿震和地震四类监测手段。