地球科学动态监测快报

2022年第14期

地震噪声分析可以帮助监测活跃矿井的潜在危险

2022年6月28日,《美国地震学会公报》(Bulletin of the Seismological Society of America)发表题为《利用地震干涉法隔离和跟踪活动长壁矿井的噪声源》(Isolating and Tracking Noise Sources across an Active Longwall Mine Using Seismic Interferometry)的文章,该文指出,研究人员利用长壁煤矿的数据展示了一种从背景地震噪声中提取和分离采矿活动产生的信号的方法,可以用于监测被动地震事件和矿井的结构变化。

利用地震噪声监测地震活动,保证矿山结构的完整性对于探测和管理地面控制危险具有重要意义。地震噪声波场因诱发地震的活动和与采矿作业相关的重型机械而变得复杂。因此,来自美国犹他大学的研究人员研究了一个活跃的长壁煤矿的时间相关噪声交叉相关函数(CCFs)的性质,分析了平均台站站距大概为200米的17台地面检波器阵列记录的一个月内连续数据,同时为提取相干地震信号,统计每5分钟窗口内所有台站之间的CCFs。结果发现,依据波形可以分2两组,一组包括强相干的1~5 Hz信号,而另一组没有。与此同时,利用一对参考台站数据,根据每5分钟CCFs与每月积累CCFs之间的相关系数统计和隔离了各组内的时间窗口。结果发现:高相关系数的每日积累CCFs表现出明显的时间变化,这与采矿活动的进展相一致。而与低相关系数相关的每日积累CCFs在整个记录期间都保持平稳,与预期的持续背景噪声相一致。此外,研究人员为进一步了解高相关系数CCFs的性质,同时还进行了2D和3D反投影,以确定和跟踪主要噪声源的位置。根据CCFs确定的震源位置,活动采矿作业的总体迁移和已编目的地震事件位置在短时间(5分钟)和长时间(每天)尺度上也都非常一致。

研究人员表示,此次提出的工作流程展示了一种识别和跟踪挖掘诱导信号的有效方法,其中与背景噪声相关的CCFs可以被分割,并用于进一步的时间结构完整性调查,也可以将其用于在大多数活跃的环境中实时监测地震源。

(王晓晨 编译)