爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法及系统

技术领域

本发明涉及微震监测技术领域，特别是涉及一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法及系统。

背景技术

爆破振动可能损坏临近岩体结构，对采空区稳定性造成影响。爆破振动对岩体破坏的可能性与质点峰值振动速度PPV有关。一般而言，爆破产生的PPV值越大，其诱发岩体破坏的可能性也越大。采空区是一个不稳定结构体，爆破振动极易诱发采空区岩体破坏，因此应该严格控制爆破对采空区爆破振动影响，限制其最大PPV值。传统测量爆破振动影响方法是在爆破过程中，采用爆破测振仪对需要观测点的三个方向峰值速度进行现场测量，从而计算出观测点的PPV值。在实际应用中，由于很多地下采空区人不可到达，加上爆破数量大，很难在爆破过程中对任意空间位置的PPV值进行测量，因此很难通过传统方法来评估爆破振动对采空区稳定性影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法及系统，其能够基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离之间的量化关系，诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估，以实现爆破振动对采空区任意区域的稳定性影响的量化分析，无需人力去现场一一测量，极大减轻工作强度。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案第一方面提供爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法，其包括：

在采空区的目标区域内构建微震监测系统；

基于微震监测系统对爆破事件进行微震监测定位；

基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建微震监测量化评估模型；

根据微震监测量化评估模型计算爆破振动对采空区目标区域的影响，并进一步诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估。

优选的，在采空区目标区域内布置多个微震传感器及一台微震监测系统，多个微震传感器均与微震监测系统通信连接。

优选的，所述微震传感器对采空区目标区域形成三维立体式包络阵列。

优选的，采用弹性波走时差原理对爆破事件进行微震监测定位。

优选的，弹性波走时的计算公式如下：

上式中，v表示弹性波波速；x

优选的，基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建的微震监测量化评估模型的计算公式如下：

logPPV＝aM+b-clogR-dR

上式中，PPV表示岩体质点峰值振动速度；M表示爆破事件矩阵级；R表示震源与岩体质点之间的距离之间的距离；a,b,c,d表示相关系数。

优选的，所述根据微震监测量化评估模型计算爆破振动对采空区目标区域的影响，并进一步诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估，包括：

根据微震监测量化评估模型计算得到采空区目标区域内多个岩体质点的岩体质点峰值振动速度；

基于采空区目标区域内多个岩体质点的岩体质点峰值振动速度构建PPV值分布云图；

根据PPV值分布云图得到爆破振动对采空区任意区域的稳定性影响的量化评估。

本发明第二方面提供一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估系统，其包括如下功能模块：

系统构建模块，用于在采空区的目标区域内构建微震监测系统；

监测定位模块，用于基于微震监测系统对爆破事件进行微震监测定位；

模型建立模块，用于基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建微震监测量化评估模型；

量化评估模块，用于根据微震监测量化评估模型计算爆破振动对采空区目标区域的影响，并进一步诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估。

本发明第三方面提供一种服务器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法。

本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法。

本发明的有益效果是：

本发明通过在采空区目标区域内的爆破事件进行监测定位，根据大量爆破定位事件构建微震监测量化评估模型，采用微震监测量化评估模型统计分析岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离之间的量化关系，进而诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估；并通过爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估，得到爆破振动对采空区任意区域的稳定性影响的量化分析，所述评估方法不仅方便有效，还无需人力去现场一一测量，极大减轻了工作强度。

本发明根据微震监测量化评估模型计算得到采空区目标区域内多个岩体质点的岩体质点峰值振动速度PPV，所述岩体质点峰值振动速度PPV即为爆破振动对采空区的影响的量化评估；进一步的，基于采空区目标区域内多个岩体质点的岩体质点峰值振动速度PPV，在微震监测系统中诱发得到PPV值分布云图，优选所述PPV值分布云图的范围涵盖整个采空区；根据PPV值分布云图能够得到采空区任意区域位置的PPV值，从而完成爆破振动对采空区稳定性影响的量化评估。

附图说明

图1为本发明实施例所述爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法的流程框图。

图2为微震传感器布置平面图。

图3为微震传感器布置立体图。

图4为爆破事件微震监测平面图。

图5为爆破事件微震监测立体图。

图6为爆破诱发PPV值分布云图俯视图；

图7为爆破诱发PPV值分布云图侧视图。

图8为本发明实施例所述爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估系统的功能模块框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明提供一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法，如图1所示，其包括如下步骤：

S1、在采空区的目标区域内构建微震监测系统；

S2、基于微震监测系统对爆破事件进行微震监测定位；

S3、基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建微震监测量化评估模型；

S4、根据微震监测量化评估模型计算爆破振动对采空区目标区域的影响，并进一步诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估。

本发明通过在采空区目标区域内的爆破事件进行监测定位，根据大量爆破定位事件构建微震监测量化评估模型，采用微震监测量化评估模型统计分析岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离之间的量化关系，进而诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估；并通过爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估，得到爆破振动对采空区任意区域的稳定性影响的量化分析，所述评估方法不仅方便有效，还无需人力去现场一一测量，极大减轻了工作强度。

如图2和图3所示，首先根据采空区分布范围及特征，需要在采空区的目标区域内布置多个微震传感器及一台微震监测系统，多个微震传感器均与微震监测系统通信连接；所述微震传感器对采空区目标区域形成三维立体式包络阵列，对采空区目标区域形成有效的监测包络区。

地震波主要分为两种，一种是表面波，一种是实体波。表面波只在地表传递，实体波能穿越地球内部；实体波(Body Wave)：在地球内部传递，又分成P波和S波两种。其中，P波为一种纵波，粒子振动方向和波前进方平行，在所有地震波中，前进速度最快，也最早抵达；P波能在固体、液体或气体中传递。S波是一种横波，其粒子振动方向垂直于波的前进方向，S波的前进速度仅次于P波；S波只能在固体中传递，无法穿过液态外地核。利用P波和S波的传递速度不同，利用两者之间的走时差，可对爆破事件进行微震监测定位，因此，本发明基于微震监测系统，采用弹性波走时差原理对爆破事件进行微震监测定位；所述弹性波走时的计算公式如下：

上式中，v表示弹性波波速；x

如图4和图5所示，根据上述弹性波走时的计算公式能够计算得到震源的位置，同时，所述微震监测系统判断得到爆破事件矩阵级，从而能够基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建微震监测量化评估模型。

在微震监测系统中，统计多组爆破事件的相关数据，基于线性拟合得到的岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的量化关系，即基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建的微震监测量化评估模型，具体的，所述微震监测量化评估模型的计算公式如下：

logPPV＝aM+b-clogR-dR

上式中，PPV表示岩体质点峰值振动速度；M表示爆破事件矩阵级；R表示震源与岩体质点之间的距离之间的距离；a,b,c,d表示相关系数。其中，a,b,c,d相关常数是通过微震监测系统对多组爆破定位事件的参量进行线性拟合得到的；且每个矿山都有不一样的地质特征，如此导致不同矿山的微震监测量化评估模型的相关系数可能不一样。

根据微震监测量化评估模型计算得到采空区目标区域内多个岩体质点的岩体质点峰值振动速度PPV，所述岩体质点峰值振动速度PPV即为爆破振动对采空区的影响的量化评估；进一步的，基于采空区目标区域内多个岩体质点的岩体质点峰值振动速度PPV，在微震监测系统中诱发得到PPV值分布云图，如图6和图7所示，优选PPV值分布云图的范围涵盖整个采空区；根据PPV值分布云图能够得到采空区任意区域位置的PPV值，从而完成爆破振动对采空区稳定性影响的量化评估。

如图8所示，本发明实施例还公开了一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估系统，其包括如下功能模块：

系统构建模块10，用于在采空区的目标区域内构建微震监测系统；

监测定位模块20，用于基于微震监测系统对爆破事件进行微震监测定位；

模型建立模块30，用于基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建微震监测量化评估模型；

量化评估模块40，用于根据微震监测量化评估模型计算爆破振动对采空区目标区域的影响，并进一步诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估。

本实施例一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估系统的执行方式与上述爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法基本相同，故不作详细赘述。

本实施例服务器为提供计算服务的设备，通常指具有较高计算能力，通过网络提供给多个消费者使用的计算机。该实施例的服务器包括：存储器、处理器以及系统总线，所述存储器包括存储其上的可运行的程序，本领域技术人员可以理解，本实施例的终端设备结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

存储器可用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

在存储器上包含一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法的可运行程序，所述可运行程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由处理器执行，以完成信息的获取及实现过程，所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述服务器中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割为系统构建模块10、监测定位模块20、模型建立模块30、量化评估模块40。

处理器是服务器的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据，从而对终端进行整体监控。可选的，处理器可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器中。

系统总线是用来连接计算机内部各功能部件，可以传送数据信息、地址信息、控制信息，其种类可以是例如PCI总线、ISA总线、VESA总线等。处理器的指令通过总线传递至存储器，存储器反馈数据给处理器，系统总线负责处理器与存储器之间的数据、指令交互。当然系统总线还可以接入其他设备，例如网络接口、显示设备等。

所述服务器应至少包括CPU、芯片组、内存、磁盘系统等，其他构成部件在此不再赘述。

在本发明实施例中，该终端所包括的处理器执行的可运行程序具体为：一种爆破振动对采空区稳定性影响的微震监测评估方法，其包括如下步骤：

在采空区的目标区域内构建微震监测系统；

基于微震监测系统对爆破事件进行微震监测定位；

基于岩体质点峰值振动速度、爆破事件矩阵级和震源与岩体质点之间的距离构建微震监测量化评估模型；

根据微震监测量化评估模型计算爆破振动对采空区目标区域的影响，并进一步诱发得到爆破振动对整个采空区稳定性影响的量化评估。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实施例的模块、单元和/或方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。