本發(fā)明涉及巖體微震監(jiān)測技術領域，具體涉及一種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術：

微震監(jiān)測技術作為一種時空動態(tài)的三維“體”監(jiān)測方法，能夠及時捕捉到巖體內部微破裂，并實時分析微破裂萌生、演化、擴展、貫通直至宏觀滑面的產生，可作為評價巖體穩(wěn)定性的重要監(jiān)測工具。微震監(jiān)測技術早在七十年代就被前蘇聯(lián)、加拿大、美國等西方國家應用于礦山領域，并取得了良好的經濟效益和社會效益。目前在德國、南非、美國、波蘭、英國、日本、加拿大和澳大利亞等國高地應力礦山中，微震監(jiān)測已作為一種行之有效的地壓監(jiān)測手段。國內諸多學者應用微震監(jiān)測技術對礦山開采領域中的沖擊地壓、煤與瓦斯突出以及突水問題，石油領域中的水力壓裂問題以及水利水電行業(yè)中的地下洞室穩(wěn)定性、深埋隧洞巖爆和高邊坡失穩(wěn)等問題進行了大量卓有成效的研究工作。

現(xiàn)有技術中，地下洞室的微震監(jiān)測研究多集中于礦業(yè)、水利工程領域中，目前地下水封儲油洞庫監(jiān)測方面的應用尚無先例。隨著地下儲油洞庫工程規(guī)模的逐漸增大，洞室圍巖穩(wěn)定問題越來越成為影響洞庫工程成敗的重要因素之一。地下水封儲油洞庫對地質條件具有強烈的依賴性，同時具有高邊墻、大跨度、施工斷面多和長期處于地下水位以下的特點，關于其在復雜地質條件和工況下的圍巖失穩(wěn)發(fā)生機制至今還沒有形成統(tǒng)一的認識。如何有效利用微震監(jiān)測技術進行開挖強卸荷過程和后期運營期間地下水封儲油洞庫圍巖可能出現(xiàn)的微破裂情況進行有效的監(jiān)測，從而提高對洞庫圍巖安全穩(wěn)定性的正確判斷，國內外至今仍缺乏相關的研究。開展地下水封儲油洞庫開挖和運營過程中的微震監(jiān)測，進而分析巖體力學行為特征無疑對全面評價地下水封儲油洞庫圍巖穩(wěn)定性具有重要的現(xiàn)實意義。

傳統(tǒng)的洞室外觀位移監(jiān)測，都是以變形量或變形速度等指標判斷位移曲線的變化趨勢從而進行時間概念上的洞室變形、失穩(wěn)預測研究，該方法無法分析洞室宏觀失穩(wěn)前巖體微破裂的萌生、演化、擴展、相互作用直至貫通對洞室失穩(wěn)的影響，難以揭示洞室漸進微破裂誘發(fā)宏觀失穩(wěn)過程的微震活動性規(guī)律和失穩(wěn)本質。研究認為：巖質洞室的失穩(wěn)必然與巖體內部的微震活動相關，當洞室外觀產生可被監(jiān)測的宏觀變形時，洞室內部巖體已經形成大量微破裂聚集。洞室外觀位移的產生滯后于圍巖內部微震活動，即：圍巖微震活動是巖質洞室發(fā)生失穩(wěn)破壞的前兆。目前廣泛應用的多點位移計和收斂計等測量技術以洞室圍巖變形表觀信息為監(jiān)測對象，可以對洞室表面位移進行較好的監(jiān)測，但對于巖體洞室內部可能存在的微破裂往往束手無策，洞室穩(wěn)定性監(jiān)測預報的“提前量”不足。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)地下水封儲油洞庫圍巖微破裂的實時動態(tài)監(jiān)測。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法，包括：

步驟S1、根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的工程要求及實施條件，確定地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測的系統(tǒng)架構；其中，所述系統(tǒng)架構包括檢波器陣列在地下水封儲油洞庫中的安裝方式及安裝位置，所述檢波器陣列用于拾取被監(jiān)測洞庫圍巖產生的微震信號；

步驟S2、對所述檢波器陣列拾取的微震信號，采用閾值算法和STA/LTA算法判斷是否存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件，若是，保存觸發(fā)事件波形；

步驟S3、濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號，對濾噪后的觸發(fā)事件波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t，并根據(jù)地下水封儲油洞庫圍巖整體最優(yōu)波速v_opt，通過單純形法迭代求解出所述觸發(fā)事件的發(fā)生位置；

步驟S4、根據(jù)公式計算所述觸發(fā)事件發(fā)生時的微震輻射能量；其中，ρ為煤巖體密度；v為煤巖體彈性波速；R為震源到檢波器陣列的距離；J_c為輻射能通量，通過質點速度譜在頻域中積分獲得；F_c為地震波輻射類型經驗系數(shù)；

步驟S5、分析地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征和聚集程度，設定微震輻射能量釋放閾值，以識別出地下水封儲油洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域。

優(yōu)選地，所述地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法及系統(tǒng)，還包括：

步驟S6、根據(jù)地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征及洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域，確定地下水封儲油洞庫掌子面的主控結構面，建立地下水封儲油洞庫掌子面三維地質力學模型，為地下水封儲油洞庫水封效果和圍巖穩(wěn)定性分析提供模型支持；

步驟S7、根據(jù)所述微震事件和微震輻射能量的時空分布特征，利用能量耗散原理，將地下水封儲油洞庫圍巖微震輻射能量轉化為圍巖損傷弱化的力學參數(shù)，為地下水封儲油洞庫的數(shù)值分析提供力學修正參數(shù)。

優(yōu)選地，所述步驟S1具體包括：

步驟S10、根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的工程要求及實施條件，確定地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構；

步驟S11、通過現(xiàn)場波速測試試驗獲取可供選擇的巖體波速范圍(v_min,v_max)，其中，v_min和v_max分別表示巖體彈性波波速的最小值和最大值；

步驟S12、對地下水封儲油洞庫現(xiàn)場進行定點爆破或敲擊試驗，人工激發(fā)彈性波，濾除所述彈性波波形中的噪聲信號，并對濾除噪聲信號后的彈性波波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t；

步驟S13、遍歷巖體彈性波波速v_i∈(v_min,v_max)內的所有波速，采用單純形法迭代求解微震震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)，并利用公式minE(v_i)＝||X_i-X₀||，i＝1,2…n，n≥2(2)，計算出采用單純形法迭代求解的震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)與人工震源位置X₀(x₀,y₀,z₀)之間的誤差最小值minE(v_i)，其對應的彈性波波速為地下水封儲油洞庫圍巖整體最優(yōu)波速v_opt；

步驟S14、若minE(v_i)的值不在預設誤差范圍內，返回步驟S10，調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構，直至minE(v_i)的值在預設誤差范圍；其中，調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構包括調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)中檢波器陣列的安裝方式及安裝位置。

需要說明的是，所述預設誤差范圍根據(jù)用戶實際需要和微震監(jiān)測工程要求進行設置。

優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括：

步驟S21、采集所述檢波器陣列拾取的微震信號，判斷所述微震信號初至時的幅值A_s是否大于第一觸發(fā)閾值A_t；其中，A_t根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)工程現(xiàn)場的背景噪聲值確定；

步驟S22、若A_s大于A_t，判斷所述微震信號是否滿足值，若是，則判定所述微震信號存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件；其中，STA為微震信號短時能量平均值，LTA為微震信號長時能量平均值，T為第二觸發(fā)閾值。

優(yōu)選地，所述步驟S21中A_t根據(jù)如下步驟進行確定：

步驟S210、計算預設時段內地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)工程現(xiàn)場的背景噪聲的平均振幅值；

步驟S211、若微震信號初至時的幅值A_s大于所述平均振幅值，則判定所述微震信號中可能存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件；

步驟S212、若被監(jiān)測地下水封儲油洞庫圍巖實際狀態(tài)穩(wěn)定，利用步驟S211判定的可能存在的觸發(fā)事件每分鐘低于30個，且微震信號的信噪比在預設比值范圍內，則將所述平均振幅值設為第一觸發(fā)閾值A_t；否則，返回步驟S210，調整預設時段的長度重新計算所述平均振幅。

需要說明的是，所述預設比值根據(jù)用戶實際需要和微震監(jiān)測工程要求進行設置。

優(yōu)選地，所述步驟S3中濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號具體為：

對工程現(xiàn)場大于預設幅值的噪聲信號進行快速傅里葉變換，以獲取噪聲信號的時域和頻域特征，建立噪聲信號特征庫；根據(jù)噪聲信號特征庫中噪聲信號的時域和頻域特征濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號。

需要說明的是，所述預設幅值根據(jù)工程經驗和現(xiàn)場監(jiān)測試驗確定的。

優(yōu)選地，所述步驟S7具體包括：

根據(jù)公式計算微震觸發(fā)事件發(fā)生后巖體的損傷變量D；根據(jù)損傷變量D，對地下水封儲油洞庫圍巖的力學參數(shù)進行修正。

其中，η地震效率，E表示震源尺寸范圍內的巖體單元損傷后被微震監(jiān)測系統(tǒng)拾取的輻射能，U^e為巖體單元可釋放總應變能，U^e由公式

計算，其中E₀為巖體初始的彈性模量，σ₁、σ₂和σ₃分別為巖體第一、第二和第三主應力，ν為巖體泊松比。

一種地下水封儲油洞庫的微震監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

構建單元，用于根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測的工程要求及實施條件，確定地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測的系統(tǒng)架構；其中，所述系統(tǒng)架構包括檢波器陣列在地下水封儲油洞庫中的安裝方式及安裝位置，所述檢波器陣列用于拾取被監(jiān)測洞庫圍巖產生的微震信號；

判斷單元，用于對所述檢波器陣列拾取的微震信號，采用閾值算法和STA/LTA算法判斷是否存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件，若是，保存觸發(fā)事件波形；

計算單元，用于濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號，對濾噪后的觸發(fā)事件波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t，并根據(jù)地下水封儲油洞庫圍巖整體最優(yōu)波速v_opt通過單純形法迭代求解出所述觸發(fā)事件的發(fā)生位置；

所述計算單元還用于根據(jù)公式計算所述觸發(fā)事件發(fā)生時的微震輻射能量；其中，ρ為煤巖體密度；v為煤巖體彈性波速；R為震源到檢波器陣列的距離；J_c為輻射能通量，通過質點速度譜在頻域中積分獲得；F_c為地震波輻射類型經驗系數(shù)；

分析單元，用于分析地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征和聚集程度，設定微震輻射能量釋放閾值，以識別出地下水封儲油洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域。

優(yōu)選地，所述地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，還包括：

建模單元，用于根據(jù)所述觸發(fā)事件發(fā)生時微震輻射能量的時空分布特征及地下水封儲油洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域，確定地下水封儲油洞庫掌子面的主控結構面，建立地下水封儲油洞庫掌子面三維地質力學模型，為地下水封儲油洞庫水封效果和圍巖穩(wěn)定性分析提供模型支持；

轉換單元，用于根據(jù)所述微震觸發(fā)事件和微震輻射能量的時空分布特征，利用能量耗散原理，將地下水封儲油洞庫圍巖微震輻射能量轉換為圍巖損傷弱化的力學參數(shù)，為地下水封儲油洞庫的數(shù)值分析提供力學修正參數(shù)。

優(yōu)選地，所述構建單元具體用于：

根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的工程要求及實施條件，進行地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構；

通過現(xiàn)場波速測試試驗獲取可供選擇的巖體波速范圍(v_min,v_max)，其中，v_min和v_max分別表示巖體彈性波波速的最小值和最大值；對地下水封儲油洞庫現(xiàn)場進行定點爆破或敲擊試驗，人工激發(fā)彈性波，濾除所述彈性波波形中的噪聲信號，并對濾除噪聲信號后的彈性波波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t；

遍歷巖體彈性波波速v_i∈(v_min,v_max)內的所有波速，采用單純形法迭代求解微震震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)，并利用公式minE(v_i)＝||X_i-X₀||，i＝1,2…n，n≥2(2)，計算出采用單純形法迭代求解的震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)與人工震源位置X₀(x₀,y₀,z₀)之間的誤差最小值minE(v_i)，其對應的彈性波波速為地下水封儲油洞庫圍巖整體最優(yōu)波速v_opt；

若minE(v_i)的值不在預設誤差范圍內，調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構，直至minE(v_i)的值在預設誤差范圍；其中，調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構包括調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)中檢波器陣列的安裝方式及安裝位置。

本發(fā)明采用以上技術方案，至少具備以下有益效果：

本發(fā)明提供的這種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法及系統(tǒng)，通過將檢波器陣列安裝在地下水封儲油洞庫中，對檢波器陣列拾取的微震信號，采用閾值算法和STA/LTA算法判斷是否存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件，并采用STA/LTA算法拾取p波到時t，并通過單純形法迭代求解出觸發(fā)事件的發(fā)生位置，根據(jù)觸發(fā)事件的時空分布規(guī)律，分析觸發(fā)事件發(fā)生時微震輻射能量的時空分布特征和聚集程度，通過設定微震輻射能量釋放閾值，從而識別出地下水封儲油洞庫圍巖潛在失穩(wěn)危險區(qū)域。有利于逐步積累和完善復雜地質條件下地下水封儲油洞庫運營期間的穩(wěn)定性監(jiān)測和分析技術，具有可持續(xù)的經濟效益和社會效益，為我國大型地下石洞油庫的建造提供參考意見。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例提供的一種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實施例提供的一種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例提供的地下水封儲油洞庫掌子面三維地質力學模型；

圖4為本發(fā)明一實施例提供的地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測的系統(tǒng)架構結構示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例提供的一種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的示意框圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

參見圖1，本發(fā)明一實施例提供的一種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法，包括：

步驟S1、根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測的工程要求及實施條件，確定地下儲油洞庫微震監(jiān)測的系統(tǒng)架構(參見圖4)；其中，所述系統(tǒng)架構包括檢波器陣列在地下水封儲油洞庫中的安裝方式及安裝位置，所述檢波器陣列用于拾取被監(jiān)測地下水封儲油洞庫圍巖產生的微震信號；圖4中，S1、S2、S3、S4、S5、S6為檢波器；

步驟S2、對所述檢波器陣列拾取的微震信號，采用閾值算法和STA/LTA算法判斷是否存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件，若是，保存觸發(fā)事件波形；

步驟S3、濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號，對濾噪后的觸發(fā)事件波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t，并根據(jù)地下水封儲油洞庫圍巖整體最優(yōu)波速v_opt通過單純形法迭代求解出所述觸發(fā)事件的發(fā)生位置；

步驟S4、根據(jù)公式計算所述觸發(fā)事件發(fā)生時的微震輻射能量；其中，ρ為煤巖體密度；v為煤巖體彈性波速；R為震源到檢波器陣列的距離；J_c為輻射能通量，通過質點速度譜在頻域中積分獲得；F_c為地震波輻射類型經驗系數(shù)；

步驟S5、根據(jù)所述微震觸發(fā)事件的輻射能量，分析地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征和聚集程度，設定微震輻射能量釋放閾值，以識別出地下水封儲油洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域。

需要說明的是，所述步驟S5中，微震輻射能量釋放閾值根據(jù)工程經驗和現(xiàn)場勘查進行設置。設定微震輻射能量釋放閾值后，若某個被監(jiān)測區(qū)域的地下儲油洞庫的微震輻射能量大于微震輻射能量釋放閾值，則判定該被監(jiān)測區(qū)域為潛在失穩(wěn)危險區(qū)域。

由上述技術方案可知，本發(fā)明提供的這種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法及系統(tǒng)，通過將檢波器陣列安裝在地下水封儲油洞庫中，對檢波器陣列輸出的微震信號，采用閾值算法和STA/LTA算法判斷是否存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件，并采用STA/LTA算法拾取p波到時t，并通過單純形法迭代求解出微震事件的發(fā)生位置，同時計算微震事件輻射能量，并根據(jù)微震事件的輻射能量，分析地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征和聚集程度，通過設定微震輻射能量釋放閾值，從而識別出地下水封儲油洞庫室內潛在失穩(wěn)危險區(qū)域。有利于逐步積累和完善復雜地質條件下地下水封儲油洞庫運營期間的穩(wěn)定性監(jiān)測和分析技術，具有可持續(xù)的經濟效益和社會效益為我國大型地下石洞油庫的建造提供參考意見。

參見圖2，優(yōu)選地，所述地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法及系統(tǒng)，還包括：

步驟S6、根據(jù)地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征及洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域，確定地下水封儲油洞庫掌子面的主控結構面，建立地下水封儲油洞庫掌子面三維地質力學模型(參見圖3)，為地下水封儲油洞庫水封效果和圍巖穩(wěn)定性分析提供模型支持；圖3中，1為儲油洞室，2為掌子面，3為水幕巷道，4為地質結構面。

步驟S7、根據(jù)所述微震觸發(fā)事件和微震輻射能量的時空分布特征，利用能量耗散原理，將地下水封儲油洞庫圍巖微震輻射能量轉化為圍巖損傷弱化的力學參數(shù)，為地下水封儲油洞庫的數(shù)值分析提供力學修正參數(shù)。

優(yōu)選地，所述步驟S1具體包括附圖中未示出的：

步驟S10、根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的工程要求及實施條件，確定地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構；

步驟S11、通過現(xiàn)場波速測試試驗獲取可供選擇的巖體波速范圍(v_min,v_max)，其中，v_min和v_max分別表示巖體彈性波波速的最小值和最大值；

步驟S12、對地下水封儲油洞庫現(xiàn)場進行定點爆破或敲擊試驗，人工激發(fā)彈性波，濾除所述彈性波波形中的噪聲信號，并對濾除噪聲信號后的彈性波波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t；

步驟S13、遍歷巖體彈性波波速v_i∈(v_min,v_max)內的所有波速，采用單純形法迭代求解微震震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)，并利用公式minE(v_i)＝||X_i-X₀||，i＝1,2…n，n≥2(2)，計算出采用單純形法迭代求解的震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)與人工震源位置X₀(x₀,y₀,z₀)之間的誤差最小值minE(v_i)，其對應的彈性波波速為地下水封儲油洞庫圍巖整體最優(yōu)波速v_opt；

步驟S14、若minE(v_i)的值不在預設誤差范圍內，返回步驟S10，調整地下儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構，直至minE(v_i)的值在預設誤差范圍；其中，調整地下儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構包括調整地下儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)中檢波器陣列的安裝方式及安裝位置。

需要說明的是，所述預設誤差范圍根據(jù)用戶實際需要和微震監(jiān)測工程要求進行設置。

可以理解的是，檢波器的安裝方式及安裝位置不僅影響微震信號的監(jiān)測，還影響不同微震定位算法的定位速度、精度及定位結果的唯一性。合理的檢波器布置方案不僅能夠更大范圍地監(jiān)測到更多有效微震信號，而且能使定位算法快速準確地確定震源位置和發(fā)震時間。目前，檢波器布置主要是根據(jù)經驗，不同經驗的工作人員布置的檢波器監(jiān)測到的微震信號往往差異較大，不能使檢波器最大程度地監(jiān)測到有效微震信號，也很難保證檢波器形成一個良性的陣列，致使微震定位速度及精度受到不同程度的影響。

由于地下水封儲油洞庫在開挖卸荷和后期運營過程中會誘發(fā)圍巖微破裂的萌生和發(fā)展，常伴隨著巖石彈性應變能的釋放，并以彈性波的形式在巖石內傳播。本發(fā)明提供的這種地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測方法，利用巖體整體波速模型，對檢波器陣列的布置位置進行優(yōu)化搜索，從而使檢波器陣列更精準更快速地獲取微震信號。

可以理解的是，巖體整體波速模型可通過測定場區(qū)巖體彈性波的波速來獲取，并根據(jù)現(xiàn)場試驗進行調整，減小定位誤差。

優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括附圖中未示出的：

步驟S21、采集所述檢波器陣列輸出的微震信號，判斷所述微震信號初至時的幅值A_s是否大于第一觸發(fā)閾值A_t；其中，A_t根據(jù)地下儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)工程現(xiàn)場的背景噪聲值確定；

步驟S22、若A_s大于A_t，判斷所述微震信號是否滿足值，若是，則判定所述微震信號存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件；其中，STA為微震信號短時能量平均值，LTA為微震信號長時能量平均值，T為第二觸發(fā)閾值。

其中，T根據(jù)地下水封儲油洞庫現(xiàn)場微震觸發(fā)試驗來確定，以保證觸發(fā)事件判定的準確度。

可以理解的是，對檢波器陣列輸出的微震信號，采用閾值算法和STA/LTA算法共同判斷是否存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件，可以提高觸發(fā)事件判斷的準確性。

優(yōu)選地，所述步驟S21中A_t根據(jù)如下附圖中未示出的步驟進行確定：

步驟S210、計算預設時段內地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)工程現(xiàn)場的背景噪聲的平均振幅值；

步驟S211、若微震信號初至時的幅值A_s大于所述平均振幅值，則判定所述微震信號中可能存在地下水封儲油洞庫微震觸發(fā)事件；

步驟S212、若被監(jiān)測地下水封儲油洞庫圍巖實際狀態(tài)穩(wěn)定，但利用步驟S211判定的可能存在的觸發(fā)事件每分鐘低于30個，且微震信號的信噪比在預設比值范圍內，則將所述平均振幅值設為第一觸發(fā)閾值A_t；否則，返回步驟S210，調整預設時段的長度重新計算所述平均振幅。

需要說明的是，所述預設比值范圍根據(jù)用戶實際需要和微震監(jiān)測工程要求進行設置。

優(yōu)選地，所述步驟S3中濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號具體為：

對工程現(xiàn)場大于預設幅值的噪聲信號進行快速傅里葉變換，以獲取噪聲信號的時域和頻域特征，建立噪聲信號特征庫；根據(jù)噪聲信號特征庫中噪聲信號的時域和頻域特征濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號。

需要說明的是，所述預設幅值根據(jù)工程經驗和現(xiàn)場監(jiān)測試驗確定的。

針對地下水封儲油洞庫開挖強卸荷過程而言，檢波器所得到的信號具有多樣性、突發(fā)性和不確定性，微震信號在傳輸過程中，除了帶有有用的信息外，同時還會夾雜如機械噪音、電磁設備噪音、環(huán)境噪音等干擾無用信號，因此對觸發(fā)事件波形進行濾波，有利于提高后續(xù)微震監(jiān)測結果的準確度。

優(yōu)選地，所述步驟S7具體包括：

根據(jù)公式計算微震觸發(fā)事件發(fā)生后巖體的損傷變量D；根據(jù)損傷變量D，對洞庫圍巖的力學參數(shù)進行修正。

其中，η地震效率，E表示震源尺寸范圍內的巖體單元損傷后被微震監(jiān)測系統(tǒng)拾取的輻射能，U^e為巖體單元可釋放總應變能，U^e由公式

計算，其中E₀為巖體初始的彈性模量，σ₁、σ₂和σ₃分別為巖體第一、第二和第三主應力，ν為巖體泊松比。

參見圖5，另外，本發(fā)明還提出了一種地下水封儲油洞庫的微震監(jiān)測系統(tǒng)100，包括：

構建單元101，用于根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測的工程要求及實施條件，確定地下儲油洞庫微震監(jiān)測的系統(tǒng)架構；其中，所述系統(tǒng)架構包括檢波器陣列在地下水封儲油洞庫中的安裝方式及安裝位置，所述檢波器陣列用于拾取被監(jiān)測地下水封儲油洞庫圍巖產生的微震信號；

判斷單元102，用于對所述檢波器陣列輸出的微震信號，采用閾值算法和STA/LTA算法判斷是否存在洞庫圍巖微震觸發(fā)事件，若是，保存觸發(fā)事件波形；

計算單元103，用于濾除所述觸發(fā)事件波形中的噪聲信號，對濾噪后的觸發(fā)事件波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t，并根據(jù)地下水封儲油洞庫圍巖整體最優(yōu)波速通過單純形法迭代求解出所述觸發(fā)事件的發(fā)生位置；

所述計算單103還用于根據(jù)公式計算所述觸發(fā)事件發(fā)生時的微震輻射能量；其中，ρ為煤巖體密度；v為煤巖體彈性波速；R為震源到檢波器陣列的距離；J_c為輻射能通量，通過質點速度譜在頻域中積分獲得；F_c為地震波輻射類型經驗系數(shù)；

分析單元104，根據(jù)所述微震事件的輻射能量，分析地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征和聚集程度，設定微震輻射能量釋放閾值，以識別出地下水封儲油洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域。

優(yōu)選地，所述地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)，還包括：

建模單元105，用于根據(jù)地下水封儲油洞庫微震輻射能量的時空分布特征及洞庫潛在失穩(wěn)危險區(qū)域，確定地下水封儲油洞庫掌子面的主控結構面，建立地下水封儲油洞庫掌子面三維地質力學模型，為地下水封儲油洞庫水封效果和圍巖穩(wěn)定性分析提供模型支持；

轉換單元106，用于根據(jù)所述微震事件和微震輻射能量的時空分布特征，利用能量耗散原理，將地下水封儲油洞庫圍巖微震輻射能量轉化為圍巖損傷弱化的力學參數(shù)，為地下水封儲油洞庫的數(shù)值分析提供力學修正參數(shù)。

優(yōu)選地，所述構建單元101具體用于：

根據(jù)地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的工程要求及實施條件，確定地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構；

通過現(xiàn)場波速測試試驗獲取可供選擇的巖體波速范圍(v_min,v_max)，其中，v_min和v_max分別表示巖體彈性波波速的最小值和最大值；

對地下水封儲油洞庫現(xiàn)場進行定點爆破或敲擊試驗，人工激發(fā)彈性波，濾除所述彈性波波形中的噪聲信號，并對濾除噪聲信號后的彈性波波形，采用STA/LTA算法拾取p波到時t；

遍歷巖體彈性波波速v_i∈(v_min,v_max)內的所有波速，采用單純形法迭代求解微震震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)，并利用公式minE(v_i)＝||X_i-X₀||，i＝1,2…n，n≥2(2)，計算出采用單純形法迭代求解的震源位置X_i(x_i,y_i,z_i,v_i)與人工震源位置X₀(x₀,y₀,z₀)之間的誤差最小值minE(v_i)，其對應的彈性波波速為地下水封儲油洞庫圍巖最優(yōu)波速v_opt；

若minE(v_i)的值不在預設誤差范圍內，調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構，直至minE(v_i)的值在預設誤差范圍；其中，調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構包括調整地下水封儲油洞庫微震監(jiān)測系統(tǒng)中檢波器陣列的安裝方式及安裝位置。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內。術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。