技术领域
[0001] 本
发明涉及一种测试方法，尤其是一种适用于矿山、石油和边坡等各种岩土工程的实时确定微震波速的测试方法，属于微震
定位监测领域。
背景技术
[0002] 微震监测技术是指利用岩体破裂过程中产生的微震
信号来研究和评价岩土工程中岩体
稳定性的一种地球物理实时监测技术。该技术最早被用来研究硬岩矿井中的岩爆问题，近年来，微震监测技术在各类岩土工程中得到了广泛应用。微震
震源定位是微震监测技术的核心，它是利用微震
传感器记录的微震
波形信号、到时数据和微震波波速反演微震事件的空间坐标和发震时刻。准确的微震波波速对于提高震源定位
精度和稳定性至关重要，同时也是较难精确确定的震源定位输入参数。
[0003] 目前在微震震源定位中，通常采用现场勘探和实验室实验确定微震波波速。现场勘探通常是在微震监测系统安装前，在微震监测区域内利用现场试验反演微震波波速。由于微震监测区域地质构造和介质特性的复杂多变性，现场试验只能反映微震监测区域中某些区域的微震波波速，并不能完全代表监测区域内所有路径下的微震波波速；另外受采掘工程的影响，微震监测区域内的微震波波速是时刻变化的，震源定位中采用的微震波波速也需要根据现场实际情况进行修正，而采用现场试验确定微震波波速不仅不能很好的满足这种需求，而且还在一定程度上造成人
力和财力的耗散，经济效益较差。实验室通过小尺度岩样测试的波速不能反映微震监测现场岩体介质的真实微震波波速，如果将实验室测试的波速作为微震波波速进行震源定位必然造成较大的震源定位误差。
[0004] 中国
专利公开号CN102096093A，
发明名称“一种利用微震点作为震源计算矿区
地震波传播速度的方法”，该发明针对矿区
地震波传播速度的计算，利用微震点作为震源，根据多个预定传感器测得的微震点产生的地震波时间确定微震点的坐标估计值，用微震点的坐标估计值来计算矿区地震波传播速度。由于微震点的坐标估计值本身存在定位误差，因此会导致计算的地震波波速存在误差。中国专利公布号CN103697999A，发明名称“一种高
应力硬岩TBM施工隧道微震波速实时获取方法”，该
申请案在高应力硬岩TBM施工隧道掌子面后方岩体内布置至少4个微震传感器，将掌子面附近发生的岩体破坏事件作为微震源，测量岩体破坏事件的空间坐标，由于岩体破坏通常发生在岩体深部，其真实破坏
位置未知，测量得到的空间坐标必然存在较大误差，因此对将该坐标点作为微震源反演获取的微震波速存在一定影响。另外为了获取微震波波速，上述两种方法均需要专
门布置微震传感器，这必然在一定程度上造成人力和财力的耗费。
[0005] 因此，需要一种能够综合利用现场已知震源的人工爆破事件和已有的微震监测系统自带的微震传感器实时测试微震波波速的方法，这对于准确确定微震波波速，从而提高微震震源定位精度是非常有意义的。
发明内容
[0006] 技术问题：本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种方法简单、操作方便、实时准确获取微震波波速的测试方法。
[0007] 技术方案：为实现上述目的，本发明的实时确定微震波波速的测试方法，包括如下步骤：
[0008] (1)利用已有的微震监测系统和已知震源的人工爆破事件，在微震监测系统已有的空间
坐标系中，采用全站仪准确测定微震监测系统中各微震传感器和人工爆破事件的空间坐标；
[0009] (2)采用微震监测系统监测人工爆破事件的微震波形，拾取各微震传感器监测到的微震波到时，根据各微震传感器到时大小进行排序，并分别记为：t1，t2，t3，t4…ti…tn；
[0010] (3)将第一个被触发的微震传感器到时作为比较对象，利用公式：
[0011]
[0012] 分别采用其它微震传感器和第一个被触发微震传感器的到时差以及它们相对于人工爆破震源的距离差实时反演确定微震波波速；
[0013] 式中：v为微震波波速；i＝2,3,4,…,n，n表示微震监测系统中微震传感器的个数；t1表示第一个被触发的微震传感器的到时，ti表示第i个被触发的微震传感器的到时；x0,y0,z0和xi,yi,zi分别表示人工爆破震源和第i个被触发的微震传感器的空间坐标。
[0014] 有益效果：由于采取了上述技术方案，本发明采用微震监测系统中自带的微震传感器和已知震源的人工爆破事件实时确定微震波波速，与
现有技术相比具有如下优点：
[0015] (1)采用人工爆破事件作为微震震源反演微震波波速，人工爆破事件的空间坐标能够采用全站仪精确测量，从而避免了因震源空间坐标误差导致的微震波波速误差，提高了微震波波速的精度。
[0016] (2)直接利用已有的微震监测系统中的微震传感器和微震监测系统已有的空间坐标系进行微震波波速反演，避免了再次安装微震传感器所造成的人力和财力耗费；而且不用建立新的空间坐标系，操作简单，经济可行。
[0017] (3)能够实时获取微震波波速，对微震震源定位中采用的微震波波速进行实时调整，从而解决了由于采掘工程导致的监测区域中微震波波速可能发生变化的问题，保证了微震波波速的实时准确性，提高了微震震源定位精度。
附图说明
[0018] 图1是实时确定微震波波速测试方法的原理图。
[0019] 图2是
实施例中微震监测系统中的各个微震传感器和人工爆破震源空间分布图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本发明的一个具体的实施例作进一步的描述：
[0021] 本发明的实时确定微震波波速的测试方法，具体步骤如下：
[0022] (1)利用已有的微震监测系统和已知震源的人工爆破事件，在微震监测系统已有的空间坐标系中，采用全站仪准确测定微震监测系统中各微震传感器和人工爆破事件的空间坐标，如图1所示，各传感器分别记为S1(x1，y1，z1)，S2(x2，y2，z2)，S3(x3，y3，z3)，S4(x4，y4，z4)…Si(xi，yi，zi)…Sn(xn，yn，zn)，爆破震源记为M(x0,y0,z0)；
[0023] (2)采用微震监测系统监测人工爆破事件的微震波形，拾取各微震传感器监测到的微震波到时，根据各微震传感器到时大小进行排序，并分别记为：t1，t2，t3，t4…ti…tn；
[0024] (3)将第一个被触发的微震传感器到时作为比较对象，利用公式：
[0025]
[0026] 分别采用其它微震传感器和第一个被触发微震传感器的到时差以及它们相对于人工爆破震源的距离差实时反演确定微震波波速；
[0027] 式中：v为微震波波速；i＝2,3,4,…,n，n表示微震监测系统中微震传感器的个数；t1表示第一个被触发的微震传感器的到时，ti表示第i个被触发的微震传感器的到时；x0,y0,z0和xi,yi,zi分别表示人工爆破震源和第i个被触发的微震传感器的空间坐标。
[0028] 实例1、如图2所示，某地下工程安装了微震监测系统，该微震监测系统含有16个微震传感器。在微震监测系统已有的空间坐标系中，采用全站仪精确测量得到16个微震传感器的空间坐标，各微震传感器的空间坐标详见表1。
[0029] 表1各微震传感器空间坐标
[0030]
[0031] 2014年7月29日15时37分30秒在微震监测的重点区域141工作面下巷进行了一次人工爆破试验。人工爆破的位置如图2所示，采用全站仪精确测量该人工爆破事件的空间坐标为M(4372.0，2830.5，-73.9)。将该人工爆破事件作为计算微震波波速的微震源。人工爆破事件引起的微震波信号将在监测区域中向空间扩散，微震监测系统中的16个微震传感器将会接受到此次人工爆破事件的微震波形。
[0032] 利用微震监测系统监测人工爆破事件的微震波形，对监测到的微震波形信号进行分析，拾取各个微震传感器的微震波到时，并对各微震传感器拾取的微震波到时按大小进行排序。16个微震传感器监测到的人工爆破微震波到时详见表2。
[0033] 表2各微震传感器监测的人工爆破微震波到时
[0034]
[0035] (4)从表2可知，微震传感器S7的到时最小，表明该微震传感器最先被触发，即第一个被触发，将微震传感器S7(其到时为t1＝8.6ms)作为比较对象，利用公式：
[0036]
[0037] 分别采用其他微震传感器和微震传感器S7的到时差以及它们相对于人工爆破震源M的距离差求解确定微震波波速；
[0038] 其中，v为所求的微震波波速；i＝2,3,4,…,n，n表示微震监测系统中微震传感器的个数，本实施例中n＝16；ti表示第i个被触发的微震传感器的到时，具体数值可以在表2中查得；在本实施例中人工爆破震源的空间坐标为x0＝4372.0，y0＝2830.5，z0＝-73.9；
xi,yi,zi表示第i个被触发的微震传感器的空间坐标，具体数值详见表1。
[0039] 将上述参数代入公式(1)，求得本实施例中的微震波波速v＝4273.3m/s。
[0040] 采用本发明计算的微震波波速v＝4273.3m/s进行微震震源定位，震源定位精度得到了很大的提高，震源定位误差降低到20～30m，能够满足现场工程对定位精度需要。
