唐山地震区三维速度结构研究

<正>为了研究某些震源区的细结构,可以在震源区周围布设几千米点距的密集临时地震台网,记录近场微震资料。近场资料的特点是震源—接收台站之间的路径较短,接收到的地震波直接反映震源区介质的信息,并且台站之间距离较小且分布较均匀。因此,可以得到精细的震源区成像结果。在唐山至滦县地区布设过由30个台站组成的密集临时地震台网,得到了大量的微震记录。利用地震成像方法对临时地震台网资料做     

海底地震仪对海上地震定位精度的提升作用——以南澳外海域M_L2.8级地震为例

由于海底地震台站的缺乏,如何提高海域地震定位的精度是目前地震学家面临的问题之一。南海北部陆缘作为板内地震的活跃带,其微震活动在华南沿海和近海海域频发,海上由于未布设相应的地震台网,因此对近海海域地震尤其是微震的定位精度极低。利用2012年南海东北部海陆地震联测期间两台海底地震仪(Ocean Bottom Seismographs,OBS)所记录到的南澳外海域发生的ML2.8级地震为例,对比分析OBS数据加入前后对地震定位结果的影响。这是首次在南海北部陆缘利用OBS联合陆上地震台网对天然地震进行定位的对比研究,结果说明了近海海域OBS的布设将会对我国沿海地震定位精度的提升、地震活动性的特征以及海域断裂构造的研究具有极其重要的意义。     

2．加拿大由采矿诱发的地震活动性综述

由于区域地震台网布设到开采矿区，加拿大对矿震活动的监测工作已得到了改进。矿震的强度、频度，会随着采矿向更深处发展并随开采率的加速而增加．因为许多矿山（钾盐、煤和金属）的面积范围较大，所以现今监测这些矿震的最可行和最实用的方法是，在发生微震活动的矿内或矿的地表布设地震台网。在少数几个矿山周围已部署了地震台网，并且还计划在近代经历过剧烈矿震的其它矿山周围布设地震台网。本文描述了６次矿震的震源机制，并且介绍了有关的Ｐ波、Ｓ波辐射图像。把实际地震的辐射图像与理论上的预测进行比较，是判断潜在源机制的快速方法，另外，可用识别较大事件前的微震活动图像方法来减轻严重事件所造成的潜在损失。     

微破裂向量扫描原理的研发进展

微破裂向量扫描原理是为了适应微震监测的目标特性、恶劣的地表监测环境、和对应用的一般监测要求,而逐步发展起来的.它不得不放弃记录要求较高的传统定位处理方法与可能使很多台站噪声极大的等距等角阵列,使用离散稀疏台网,处理分析完整的空间记录向量.在数学上,它计算各台记录对准各扫描点的向量间的相关性程度;在物理上,则反映了破裂释放能量的分布.选择安静处布设地震台网并在数据处理中去除和压制干扰信号以获得较小振幅的随机记录,是应用向量扫描技术的必要条件.这种条件应当数值化地由地震仪器、地震台网分布、监测环境、与去噪过程判定.一般情况下,为保证监测质量,它放弃振幅较小的纵波,而使用到达地表时携带能量较多的横波,并对扫描计算使用的台站记录附加以不同的权重;为提高性价比和使微震监测成为常规手段,在满足应用必要条件的基础上,它使用一个估计的最小扫描台站数,以及携行布设的最大台站数.利用相关性的概念,它可对速度模型引起的误差进行适度校正.微破裂向量扫描是专门针对微小破裂、三分量浅地表埋设观测、稀疏布设台阵、实时监测并4D处理解释、且考虑了微震多有剪切破裂特性的地震学监测方法;它扩展了传统定位方法的监测范围,能够在地表快速施工并"看到"微破裂,性价比高,可发展成为一种日常生产监测手段.     

微震监测技术在大岗山水电站右岸边坡中的应用

大岗山水电站右岸边坡地质条件复杂,断层、岩脉、卸荷裂隙密集带、深部卸荷带及节理裂隙发育。为了监测边坡在开挖过程中引起的卸荷松弛和后期大坝蓄水引起的应力重分布,以及对由此造成的边坡潜在滑动区域进行识别和圈定,采用高精度微震监测技术进行岩质边坡潜在失稳监测的工程实践。通过构建右岸边坡三维地质模型和优化传感器布设方案,采用人工定点爆破试验对监测系统定位性能进行测试,结果显示在传感器阵列范围内的震源定位误差小于10 m,表明该监测系统具有较高的定位精度。工程实践证明,微震监测能够准确诊断出断层和卸荷带等构造活动的强度、烈度以及相关的时空参数,是实现边坡潜在失稳机理研究的一种新的监测手段。     

基于奇异值分解法的微震子台网监测能力分析

微震台网的监测能力反映在监测范围和监测精度两个方面。通过对单台拾震器监测能力的分析,得出微震定位动态子台网组合的判别准则(即监测范围),利用广义逆的奇异值分解技术,计算估计震源参数精度的参量空间协方差矩阵,进而得出震源参数误差的等值线图(即监测精度),并使用线性相关系数证明此种评估方法的可靠性。采用此方法研究唐口煤矿微震监测台网的定位误差分布,与实际定位误差对比,吻合率较高。     

首都圈数字地震台网的微震定位实验

新建成的首都圈数字地震台网由 10 7个数字地震台站组成 ,其地震监测和定位能力需要检验。此文主要目的是为评估首都圈数字地震台网的地震活动监测能力提供参考依据。在地震定位中 ,应充分发挥数字地震记录的优势 ,采用相应的数字地震记录处理技术 ,提高地震定位的可靠性和精度。采用滤波、偏振及台站扫描、震相追踪等数字技术 ,提高了震相识别的可靠性和精度 ,并用Geiger方法对 2 0 0 1年首都圈数字地震台网记录到的 7个网内及网缘微震 (ML<2 .0 )进行了精确定位 ,还通过对爆破的定位来检验程序和方法的可靠性和精度。结果表明 ,震中定位误差估计小于2km ,震源深度误差估计小于 3km     

煤矿微震监测台网优化布设研究

煤矿冲击矿压现象日益严峻,作为矿山动力灾害的主要监测手段,微震监测系统已在许多矿井广泛使用,为保证矿震定位和能量计算的准确,提高预测预报煤矿冲击矿压的可行性,应建立一套台网布设优化及评价系统.应用微震定位和D值优化设计理论,结合煤矿实际条件研究了影响矿震定位精度的主要因素和不利条件,并提出了采用综合指数法确定煤矿高微震活动区域和区域内矿震发生的概率,制定了台站候选点和监测区域确定的一般原则.通过理论分析震中和震源标准差反映台网定位能力的不足,建立基于数值仿真实验方法的震中与震源误差期望值模型,最终形成台网布设优化及评价系统.实验和现场应用结果表明,该系统能够快速确定台网最优布设方案,准确评价台网定位能力,满足煤矿微震监测的需要.     

煤矿井下微震震源高精度定位研究

煤矿井下微震震源准确定位,对于动力灾害监测预警具有重要意义.由于微震震源需要通过井下传感器接收信息反演确定,传感器的安装位置限制于煤矿井下巷道周围,传感器沿巷道近平面的不合理布置将大大降低震源定位精度.针对由传感器信息反演震源位置引起的病态问题,本文提出了基于微震监测测点优化布置的震源高精度定位算法.首先通过计算系数矩阵条件数,判定病态问题;然后利用中心化法和行平衡法联合进行病态矩阵预处理.对预处理后的矩阵A、b利用L曲线法计算正则参数,结合Tikhonov正则化算法计算得到震源坐标正则解.研究结果表明,中心化法有效降低了矩阵数量级,行平衡预处理降低了病态条件数,预处理后Tikhonov正则解的震源坐标误差最小可以达到3.09m,与预处理前的高斯消去解相比误差大大降低.通过上述优化处理,实现了井下受限空间微震监测震源高精度定位.     

BSN矿山微震监测技术及其应用

深井高应力、高岩压诱发的冒顶、片帮、塌方、岩爆等地压灾害严重影响了矿山安全生产。随着高精度、高采样率传感器的研发和计算机技术的飞速发展,微震高精度实时监测技术不断完善,微震监测已成为矿山地压灾害监测预警的重要手段。通过设计、研发完全自主知识产权的BSN(BGRIMM Seismic Network)微震监测系统,实现了微震信号数据采集、多通道时钟同步、噪声压制、到时自动拾取、震源定位等功能,并结合统计地震学的相关方法,初步实现了基于微震活动性分析的岩体危险性评价。本文主要从矿山微震监测数据采集、预处理、定位、活动性分析等模块介绍BSN微震监测系统全流程,并对监测系统在广西某矿山的实际应用案例进行分析。     

基于微震监测技术的田野文物防盗方法研究

国内外对于微地震监测技术的研究虽然并不成熟,但其在油气田、煤田、地热等领域的应用得到了快速的发展.本文在分析研究古墓等田野文物被盗时人为活动特点基础上,提出了采用微地震监测技术,通过建立微震动监测网,实现对田野文物防盗掘保护的实时监控的技术方法.该方法通过对地下半空间介质内地震信号的采集、传输、处理和识别,实现对目标区域内地下挖掘、爆破盗掘等犯罪活动的实时监控和报警.结合河南某古墓防盗掘监控系统的试验研究,详细讨论了系统构成,以及最大限度防止漏报,减少误报的技术措施.近两年时间监测结果表明,利用对盗墓时产生的微震动信号的监测,是古墓等田野文物防盗保护的较为有效的技术途径,弥补了现今安防技术对于地下活动监控的不足.     

水力压裂微地震井地联合监测系统及仪器

水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件,能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题;地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法,在地面布置采集仪器的同时,选择邻近的单口监测井放置井中仪器,对微地震事件进行联合监测定位.采用联合监测的方法,在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,对比单一监测方法提高了微地震事件的定位精度.在此方法的基础上研制的井地联合微地震监测仪器系统,解决了现有仪器系统在进行联合监测时通讯链路不通的问题,实现了在压裂施工现场对微地震联合监测数据的实时回收、处理及结果呈现.应用本系统在大庆油田进行现场监测,获取的微地震事件对压裂裂缝进行了有效评价;通过对已知射孔点进行反演定位,采用井地联合监测将定位误差由地面监测的32 m降低至14 m,验证了本文技术的有效性.     

微地震监测技术及应用

微地震监测技术涉及近震分析的定位和地壳结构成像, 微地震监测各种定位方法要构造不同目标函数, 地震定位问题的实质是求目标函数的极小值。 全局定位邻近算法(NA)具有不依赖于模型初始值选择, 不会收敛于局部极小值, 比传统线性近似方法有更高的精度和可靠性。 通过地震数据的震相分析, 走时拾取反演可以获得地震影响区的地震波速度结构, 目前已广泛应用于油、 气田勘探开发, 以及页岩气开发中; 矿山开采中矿震、 岩爆, 煤与瓦斯突出, 承压水突水预测; 水利工程建设坝址、 边坡稳定性和天然滑坡监测等多个领域。     

三维地震属性技术在湖区的应用效果

微山湖湖区表层地震地质条件十分复杂,芦苇丛生,三维地震勘探野外数据采集采用自行研制的钻井平台加套管护壁的成孔工艺,沼泽检波器加上加长尾椎,提高了检波器的耦合效果,获取了高信噪比的三维地震数据。资料解释应用了三维可视化、相干数据体、地震属性技术进行三维构造精细化解释,明显提高了地震解释识别地下小地质构造及地震异常体的能力,它完善和发展了三维高分辨率地震勘探技术,扩大了地震勘探的应用范围,为解决煤矿开采阶段所遇到的构造、煤层等地质问题提供了一种综合应用的解释方法,在湖区的勘探开发中,取得了明显的地震地质效果。     

An application of 4D seismic monitoring technique to modern coal mining

To study the impact of modern coal mining on the overlying formation, a full‐life‐cycle four‐dimensional seismic monitoring study has been carried out. Four seismic data campaigns have been performed using flexi‐bin geometry with square bins, with total duration of 171 days. The four seismic datasets have been processed with the same processing workflow and parameters; major problems such as statics correction, signal‐to‐noise ratio, resolution, and consistency processing are addressed taking into account the geological features of the research area. This guarantees that remaining four‐dimensional differences between the time‐lapse datasets show mostly geological factors due to the coal mining and effects such as surface subsidence. Our four‐dimensional seismic monitoring of modern coal mining shows that mined and unmined areas have significant zoning characteristics; coal mining has a direct impact on the overlying formation. The mining leads to obvious event subsidence, which reflects that overlying formations undergo subsidence during the mining process. The overlying formation appears as two zones called caving zone and fractured zone. We determine the fault dip of the overlying formation at one end of the working face to be 56°or so by calculation and conversion. We also see that, during the coal mining process, over time, the overlying formation has a self‐recovery capability, which gradually strengthens from the roof siltstone upward to the Aeolian sandstone near the surface. The stability of 20‐m coal pillars between working faces displays a strengthening trend and remains safe during the mining process due to both coal seam supporting and formation compaction effects.     

Mining-related and tectonic seismicity in the East Mountain area Wasatch Plateau,Utah, U.S.A.

As part of a larger multi-institutional seismic monitoring experiment during June–August 1984 in the eastern Wasatch Plateau, Utah, data from a subarray of 20 portable seismographs were used to investigate seismicity in the East Mountain area, an area of active underground coal mining and intense microseismicity. Eight stations of the subarray were concentrated on top of East Mountain, about 600 m above mine level, at an average spacing of 2 to 3 km. The primary objective was the accurate resolution of hypocenters and focal mechanisms for seismic events originating at submine levels. Data from high-resolution seismic reflection profiles and drill-hole sonic logs yielded a detailed velocity model. This model features a strong velocity gradient in the uppermost 1 km, which has a significant effect on takeoff angles for first-arrivingP-waves from shallow seismic events. Two hundred epicenters located with a precision of ±500 m cluster within an area about 5 km in diameter and show an evident spatial association with four sites of longwall mining during the study period. A special set of foci rigorously tested for focal-depth reliability indicates submine seismicity predominating within 500 m of mine level and extending at least to 1 km, and perhaps to 2 km, below mine level. Continuous monitoring for a 61-day period (June 15–August 15) bracketed a 16-day mining shutdown (July 7–22) during which significant seismicity, comparable to that observed before the shutdown, was observed. Ten focal mechanisms for seismic events originating at or down to 2 km below mine level nearly all imply reverse faulting, consistent with previous results and the inferred tectonic stress field. Enigmatic events recorded with all dilatational first motions can be fit with double-couple normal-faulting solutions if they in fact occurabove mine level, perhaps reflecting overburden subsidence. If these events are constrained to occur at mine level, their first-motion distributions are incompatible with a double-couple source mechanism.     

复杂地区观测系统分析评价的照明度函数设计

在复杂构造地区进行照明度分析,对观测系统的优化设计有着重要意义.人们对如何进行正演照明做了大量的研究工作,但是如何利用照明结果进行观测系统的优化设计并没有一个统一的标准.为了使照明度分析有一定的规范,通过文字和图形定义了炮点入射照明、检波点接收照明、共反射点面元入射照明、共反射点面元成像照明和炮点-共反射点面元-检波点...     

某煤矿典型CSAMT法视电阻率曲线的一维模拟

了解煤矿开采区的地层地质情况,指明断层、破碎带、陷落柱等构造及其含水性,并分析其对开采过程中可能造成的安全威胁是煤矿安全生产的重要保证．可控源音频大地电磁测深(CSAMT)法是浅层地球物理勘探的一种有力的手段,可以用来探明从地表到地下1500米范围的地质情况．在开采区完成三维地震勘探,对构造有了较系统的控制后,利用电法CSAMT手段重点来分析构造及地层的含水及富水特性,是一种科学的工作流程．本文采用一维正演方法对该矿区典型的CSAMT视电阻率曲线进行模拟并与实际曲线进行了对比．通过大量的模型拟合,得到了较好的拟合效果,这对反演解释提供了有用信息。