礦區(qū)越界開采定位監(jiān)測算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、礦區(qū)越界開采是一種普遍存在的違法行為，往往隱蔽性較強(qiáng)且容易造成重大安全事故。為了礦區(qū)的安全生產(chǎn)，為了礦區(qū)的合法利益，監(jiān)管部門非常需要具有高精度且監(jiān)測時間短的設(shè)備用以對礦區(qū)進(jìn)行實(shí)時地監(jiān)測，以便及時有效地發(fā)現(xiàn)越界開采行為。在礦區(qū)越界開采行為定位監(jiān)測中，震源的坐標(biāo)以及震源的發(fā)生時間均是需要求解的，因此求解它們是越界開采定位監(jiān)測的重點(diǎn)。這就必須在地層微震監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上，對越界開采定位反演算法進(jìn)行深入地研究。論文針對越界開采定位反演問題從越界開

2、采事件地識別，波速提取方案，正演地層模擬，定位反演算法，檢波器布陣方案和系統(tǒng)工程實(shí)踐等方面進(jìn)行研究與實(shí)踐。依據(jù)以上路線展開研究工作并取得以下成果：
　　1.通過研究礦區(qū)越界開采爆破定位的基本原理及其信號特性，得出越界開采爆破信號在信號波形特征，能量曲線，波頻率，brune曲線等方面的規(guī)律，提出了越界開采事件與一般微震事件的識別方法和P波波速的提取方法。最后針對現(xiàn)有微震定位算法的不足提出新的GA-DAMPSO算法策略，為越界開采定位

3、反演奠定理論基礎(chǔ)。
　　2.研究越界開采事件的地層正演模擬過程。通過研究地層正演技術(shù)核心理論之一的射線追蹤正演方法，提出改進(jìn)型的網(wǎng)格射線追蹤正演法。并對射線追蹤算法中的射線出射角求取方法進(jìn)行改進(jìn)，使其適應(yīng)復(fù)雜地層模型中的射線出射角的搜索，形成新二分搜索法。最后仿真實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)格射線追蹤法的越界開采爆破事件的正演模擬過程。為后續(xù)章節(jié)的定位反演算法驗(yàn)證和布陣研究提供仿真參數(shù)。
　　3.研究了越界開采定位監(jiān)測反演算法。提出了GA-

4、DAMPSO算法理論，用以反演越界開采的爆破點(diǎn)位置和越界開采時間。論文詳細(xì)闡述了GA-DAMPSO算法的理論基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)過程，最后利用 Sphere、Ackley、Griewank、Noise、Rosenbrock和 Rastrigin等算法基準(zhǔn)測試函數(shù)，分別從算法執(zhí)行能力，局部脫困能力，全局尋優(yōu)能力，運(yùn)行效率，抗噪聲能力等方面對GA-DAMPSO算法進(jìn)行綜合的驗(yàn)證測試。通過大量測試數(shù)據(jù)和測試圖形，來證明GA-DAMPSO有效性與可靠

5、性。
　　4.論文應(yīng)用GA-DAMPSO算法進(jìn)行反演程序設(shè)計(jì)，結(jié)合第三章中網(wǎng)格射線追蹤正演所得出的P波波速等參數(shù)指標(biāo)，加入高斯噪聲對反演系統(tǒng)進(jìn)行干擾，仿真驗(yàn)證算法定位能力和抗噪能力。同時對礦區(qū)越界開采定位系統(tǒng)的檢波器布陣方案進(jìn)行仿真研究，提出了幾種合理有效的檢波器布陣方案。
　　5.將研究成果投入到實(shí)際工程中。通過野外實(shí)際工程實(shí)踐中的良好表現(xiàn)，證明論文提出的GA-DAMPSO算法和布陣方案在實(shí)際煤礦越界開采定位監(jiān)測中既精確又