金川镍矿微地震弱信号提取及分析

发布时间：2017-08-25 08:22

  本文关键词：金川镍矿微地震弱信号提取及分析

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【摘要】：当前,我国矿山安全问题日渐凸显,加强巷道支护和完善安全监测体系是保障矿山高效生产和人员生命财产安全的必要手段。微地震监测技术是通过对采集到的微震信号进行筛选、分析、定位,提取其中所携带的围岩变形信息,并以此为支护方案的设计和优化提供科学支撑。基于时频分析的微地震信号提取及分析是影响微地震监测结果准确性的关键点,也是本文的研究重点。首先,本文系统性地介绍了微地震监测技术原理和信号时频分析的常用方法,在MATLAB平台上进行数值模拟,研究了S变换法在非平稳信号分析处理上的优势,并与CSIRO研发的Siroseis软件的分析结果进行对比,验证了其正确性。最终选取S变换法作为分析矿山微地震信号的工具。其次,本文通过S变换法提取微地震信号的频率、能量、持续时间等特征,将现场实测微地震信号分成了岩石破裂信号、敲击信号、爆破信号、电脉冲信号、钻孔信号、车辆信号六类。为了提高矿山微地震信号分类的效率和准确度,通过K-means聚类法对实测信号进行了综合分类,分类结果显示岩石破裂信号、爆破信号和敲击信号的分类正确率分别达到100%、79.59%和76.19%,效果良好,为矿山微地震信号的自动识别提出了新思路。最后,本文对支护试验段的巷道围岩收敛监测和微地震监测结果进行了整理和分析,该试验区巷道围岩在开挖支护前期位移速度快、变形量大,到开挖后25天左右围岩变形基本趋于稳定,基于此,建议巷道的二次支护的最佳时间点选在开挖后的25-30天,以便充分利用围岩的自身承载力,保障井下作业安全。
【关键词】：微地震监测 信号分类 时频分析 S变换 K-means聚类
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD77;P315.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 微地震技术的应用研究11-12
• 1.2.2 S变换分析法的发展历程和信号分析的应用研究12-14
• 1.3 本文研究内容及方法14-16
• 2 微地震监测原理16-20
• 2.1 微地震的产生机理和分类16-18
• 2.2 微地震监测技术18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 微地震弱信号的提取与分析20-41
• 3.1 信号分析方法的发展20-21
• 3.2 时频分析方法21-29
• 3.2.1 短时傅里叶变换21-24
• 3.2.2 小波变换24-25
• 3.2.3 Wigner-Ville分布25-26
• 3.2.4 S变换26-29
• 3.3 基于S变换和短时傅里叶变换的合成信号数值模拟29-36
• 3.3.1 高斯窗宽度对短时傅里叶变换分辨率的影响30-32
• 3.3.2 基于S变换的信号时频分析32-34
• 3.3.3 S变换结果与Siroseis软件结果对比34-36
• 3.4 基于S变换特征提取的微地震信号聚类分析36-39
• 3.5 本章小结39-41
• 4 金川镍矿微地震监测应用41-78
• 4.1 矿区工程地质概况41-42
• 4.2 微地震的监测方案设计42-45
• 4.3 金川镍矿微地震信号的处理及分析45-68
• 4.3.1 多源微地震信号识别45-64
• 4.3.2 多源微地震信号特征分析64-65
• 4.3.3 矿山多源微地震信号分类65-68
• 4.4 金川镍矿支护试验段巷道监测结果68-75
• 4.4.1 巷道收敛监测结果68-71
• 4.4.2 微地震监测结果71-75
• 4.5 本章小结75-78
• 结论及展望78-80
• 结论78-79
• 展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-86
• 附录86-103
• 攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果103

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本文编号：736036