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_FONT+face=Verdana_基于粒子群算法的岩体微震源分层定位方法_FONT_.pdf陈炳瑞，等。基于粒子群算法的岩体微震源分层定位方法
值接近真值时，算法才收敛于正确结果。对于基于 PSO算法的分层定位算法，可较好地收敛于真值， 解的唯一性较好，且收敛速度也得到了提高。这主 要因为：（1）分层策略减少了参数的相互关联性；(2) 改进PSO算法具有较好的全局寻优能力；（3）优秀 解的专家经验评定。 从表1可以看出，联合法和分层法在适当的条 件下都能收敛到较高的精度，这主要是因为它们通 过算法能较准确地确定速度模型，而由于岩石介质 的复杂性，使得弹性波在不同区域、不同方向传播 的速度不同，再加上施工工艺的影响，确切地认为 给定介质的速度是很困难的，这是经典法定位精度 较低的主要原因。在给速度模型一个较小的误差 1%)扰动情况下，即速度取5.757m/ms，用经典法 对微震源Q，R，S进行定位分析，结果见表2，结 果表明：在假定速度模型时，即使有较小的误差， 也会导致较大的定位误差(最大定位误差在z方向相 差111.4m，相对误差最大达18.1%），而且速度模 型对不同区域的震源影响也不一样，一般对传感器 阵列内震源影响相对较小(微震源R，Q)，阵列之外 影响较大(微震源S)；距传感器距离之和较大的震源 受影响较大，因此，传感器的布置要尽量确保微震 原在其阵列之内，且尽可能距有可能发生微震的地 方近。 另外，从表1可以看出，无论是最小二乘法还 是PSO，微震源位于传感器阵列之外的收敛速率远 氏于微震源位于传感器阵列内的，因此传感器布置 应尽量确保微震源在其阵列之内
由式(3)可知，当△L和V满足关系式
时，Q=OQB/T 1207.1-2011 民族弦鸣乐器通用技术条件，因此，微震源坐标x，y，z和速度V具 有一定的关联性。大量数值计算表明并不是任意的 ，y，z值都有V和其对应，满足式(8)；而只有少 数特殊的微震源点，使用分层法定位时，随速度V 的变化存在不同的x，y，z，使得式(8)成立，即式(8) 是震源坐标和速度相互关联的必要条件。 特殊地，当△L=0，△W=0(k=1，2，."，n)， 即微震源到所有传感器的距离相等，且所有传感器 监测到时都相同(如图2中的震源点O)时，V取任何 非零值，0=0。以震源点O为例，PSO参数设置
表1微震联合定位法与分层法收敛性对比
及算法结束条件同上，速度V由1.7m/ms起逐步递 增至2.0~19.7m/ms，所有方案震源位置都能收敛 至真值(500m，500m，500m)，式(3)的Q都趋于0， 而发震时间无法收敛至真值，随速度的变化则表现 出如图3所示的规律。这说明此种条件下的定位结 果只有震源位置能收敛到真值，速度V以及通过 式(5)计算的发震时间t难以得到真实值，需要结合 其他方法进一步确定。 实际上，联合法也无法确定准确的速度模型和 发震时间，经典法只有在准确确定速度模型的前提
下，才能止确收敛到真值。因此，传感器布置时要 尽量避免可能发生微震的区域到所有传感器的距离 相等。 当微震点分布在传感器对称面与对称面的交线 上时，微震点沿交线方向的坐标值和速度V具有关 联性，如当微震点分布在线PO上，微震点的x坐 标和波速V相互关联。以微震点P为例，PSO参数 设置和终止条件同上，速度V由1.7m/ms起逐步递 增至2.0~19.7m/ms，式(3)的Q都趋于0，P点y， z坐标都能收敛至真值，而P点×x坐标随速度的变
陈炳瑞，等。基于粒子群算法的岩体微震源分层定位方法
表2经典法的微震定位结果 Table 2 Location results of TMSI
图3特殊位置速度和发震时间的关联性 occurrence for two special locations
化表现出图4的规律，也就是说随着速度的变化微 震源P的定位结果为PO线上的不同的点；速度与 时间的变化关系如图3所示。可见速度与P点x坐 标具有关联性，发震时间和震源位置具有不确定性 这一结论同样适用于传感器其他对称面与对称面的
图4速度和微震源P坐标x的关联性 Fig.4 Correlation of velocity and coordinate x of microseismic saurceP
图4速度和微震源P坐标x的关联性 Fig.4 Correlation of velocity and coordinate x of microseismic saurceP
交线上的微震源，因此，传感器布置时应尽量避免可 能发生微震的震源在传感器对称面与对称面的交线 上。 因此，对于随V的变化存在△L使关系式(8)满 足的多个坐标点，需要结合现场实际情况、专家经 验等其他手段，进一步筛选确定微震源正确位置。
柿竹园多金属矿位于湖南省郴州市东20km， 区域内矿产资源丰富，矿物品种达143种，多金属 矿床产于花岗岩接触带的矽卡岩、大理岩中，南北 走向长为1000~1200m，东西宽600～800m，厚 为150～300m，最厚达500m，呈透镜状，自上而 下形成4个矿带。目前，主要开采IⅢI矿带490m水 平以上的315m×313m富矿段，设计采用分段凿岩 阶段崩矿，嗣后一次充填采矿法开采。矿房现已全 部回采完，矿房采空区未充填处理，由留存矿柱支 撑顶板，留下的群采空区体积已达300×10*m3，顶 板暴露面积达4×10m²。由于空场暴露时间长，受 若体结构面破碎带与岩性穿插体及大爆破振动的影 响，加之在采空区未经充填处理的情况下抽采矿柱， 部分矿柱失稳跨塌，最大顶板连续暴露面积达1× 104m²，给矿山现行生产和矿床的进一步开采造成 了较大的威胁，对此已开展了大量研究[18~20]。 为了确保多采空区条件下矿山的安全开采，
图5不同中段传感器平面布置图 Fig.5Layout of sensors at different level
本文方法就是为了精确进行微震定位而提出 的YY/T 1751-2020 激光治疗设备 半导体激光鼻腔内照射治疗仪，为了考证该方法的微震定位精度，以2008年 12月11日11点33分和14点40分在536中段的
I(6492.0m，8687.2m，539.9m)和II(6597.5m, 8704.1m，534.8m)2个位置的人工爆破为定位对 象进行验证，人工爆破平面位置见图6。
图6人工爆破位置及消噪前后本文方法定位结果平面图 Fig.6Location of artificial blast testing and locating results before and after filtering using the proposed methods
试验过程中所有传感器都监测到了震动信号， 但部分震动信号，如图7中16和20"传感器，很明 显是机动车辆、钻孔凿岩等环境噪音引起，必须进 行滤噪处理，另外系统自动拾取监测到时有必要进 步修正，消噪处理后监测到有效人工爆破信号的 传感器坐标和修正后监测到时如表3所示。由于人 工爆破点距630中段采空区面积较大，空区距离较 长，630中段传感器没有监测到有效信号，能
（1）提出了先利用PSO算法确定速度模型和震 源位置参数GB/T 31321-2014 冷冻饮品检验方法，然后求解发震时间的微震源分层智能 定位方法。 (2）对比分析表明分层定位法较好地解决了经
参考文献(References)：
陈炳瑞，等，基于粒子群算法的岩体微震源分层定位方法