一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法与流程

该发明涉及地震监测，具体涉及一种基于地震活动参数 b值评估地应力大小的方法。

背景技术：

1、地应力是指地下岩石体受到的应力状态，是岩石力学和地质学等领域的重要研究内容。评价地应力大小对于地质灾害的防治、地震监测和地震预警等方面具有重要意义。地震活动是地应力变化的主要因素之一，研究发现在地震活动频繁发生的区域，大震前震源及其周围区域会出现某些震级范围内的地震数量增多或减少的现象，导致大小地震比例失调， b值减小。这表明区域应力积累水平升高是大地震发生的必要条件，而 b值则可以反映地下岩体中的裂隙状态和地应力大小。具体地， b值反映了地下岩体中裂隙的分布和变化，当地应力增加时，岩体中的裂隙会被压缩，导致 b值减小；反之，当地应力减小时，岩体中的裂隙会扩张，导致 b值增加。因此， b值与地应力大小成反比关系。

2、目前，地应力测量方法有很多，根据测量原理可分为三大类：一是根据地质构造和井下岩体破坏状况提供的信息确定应力方向；二是以测量岩体中声发射、声波传播规律、电阻率或其他物理量的变化为依据的地球物理方法；第三是以测定岩体中的应变、变形为依据的力学法，如应力恢复法、应力解除法及水压致裂法等。但是，这些测试方法获得的地应力结果在空间分布上是孤立的，无法认识地应力在空间上的连续分布状态及规律。因此，需要开发一种新的方法来评估地应力大小，以提高地下岩体稳定性评价的准确性。

3、本发明的背景技术是基于地震活动参数 b值评估地应力大小的方法。 b值是指地震活动中地震能量和地震频率之间的关系它可以反映地下岩体中的裂隙状态和地应力大小。本发明通过对地震活动的 b值进行分析，结合地质特征和地应力现状，评估地下岩体的稳定性和破裂概率。相比现有方法，本发明具有准确性高、可用于大范围评价等优点，可广泛应用于地质勘探、地下工程、矿山开采等领域。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，发明人根据自己在地震监测技术领域积累的丰富经验，研发出了一种基于地震活动参数 b值评估地应力大小的方法，将监测区域分为不同的区域分别来计算 b值，从而得到研究区 b值分布云图，利用 b值的分布特征评估研究区内地应力大小。

2、具体的，主要通过以下技术方案来实现：一种基于地震活动参数 b值评估地应力大小的方法，包括以下步骤：

3、s1、采用地面高精度微地震监测设备采集研究区微地震事件，对所述监测设备的性能包括系统采样率、数据回传延时时间、可采集的震级下限和检测波灵敏度；

4、s2、将研究区域划分出相同等份的网格，不同研究区域面积内的网格大小也不相同，每个网格都被赋予一个唯一的编号；

5、s3、系统分析各网格区间内地震数量与震级大小关系；

6、s4、根据地震学中经典的古登堡利特克公式，分区域计算地震活动性参数 b值的大小；

7、s5、绘制出 b值分布云图，其绘制方法包括：（1）使用克里金差值法对已知的 b值数据点进行插值，以确定未知位置的 b值；（2）根据插值得到的 b值数据，绘制出等值线图，展示 b值在空间上的分布情况，并在此基础上确定研究区地应力大小分布。

8、进一步的，所述步骤s1中地面高精度微地震监测设备的性能要求具体为：（1）系统采样率不低于1000hz；（2）数据回传延时不超过2秒；（3）可采集的震级下限应大于-3级；（4）检波器灵敏度应大于52vs/m。

9、进一步的，所述步骤s2网格的划分方法划分依据为（1）对于研究区小于3km2的，将研究区划分为100m×100m的网格点；对于研究区3-50km2，将研究区划分为200m×200m的网格点；对于研究区大于50km2，将研究区划分为500m×500m或1000m×1000m的网格点；（2）编号由两个部分组成，分别为g和ij。其中，g表示该编号是用于地图网格的，ij表示该网格单元在地图上的位置，i表示该网格单元所在的行号，j表示该网格单元所在的列号。

10、进一步的，所述步骤s3中各震级区间内地震数量，其统计方法包括：（1）按照震级0.5级的区间统计所有网格内的微地震事件；（2）按照震级由大到小的顺序依次排列。

11、进一步的，所述步骤s4中所述的经典的古登堡利特克公式，其表达式为：log n=a- b*m，a， b为常数，m代表震级，n代表相应的地震频度；

12、进一步的，所述步骤s4中所述的分区域计算地震活动性参数 b值，其方法包括：（1）采用权利要求5所述的古登堡利特克公式，依次计算各区域 b值；（2）计算结果记为 bij并依次排列。

13、进一步的，所述步骤s5中，根据 b值分布，确定地应力大小，根据不同范围的 b值大小，可将地应力状态划分为：松弛、较松弛、较集中、集中四类具体划分依据如下：

14、

15、本发明相较于现有技术，具有以下优点：

16、1、可视效果好：通过绘制 b值云图的方式可以直观观察到地应力在空间上的连续分布状态及规律，有利于优化排采过程。

17、2、大范围评价：该方法可以通过微地震事件参数的分析，在大范围内评价地应力大小，覆盖范围广。

18、3、简单易用：本方法简单易用，不需要复杂的设备和技术，可以快速实现地应力评价。

19、4、有潜在应用价值：本方法可以帮助人们更好的了解地下构造和地质过程，对于地质灾害预测、矿产资源勘探等方面也具有潜在应用价值。

技术特征：

1.一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法，其特征在于，所述步骤s1中地面高精度微地震监测设备的性能要求具体为：（1）系统采样率不低于1000hz；（2）数据回传延时不超过2秒；（3）可采集的震级下限应大于-3级；（4）检波器灵敏度应大于52vs/m。

3.根据权利要求1所述的一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法，其特征在于，所述步骤s2网格的划分方法划分依据为（1）对于研究区小于3km2的，将研究区划分为100m×100m的网格点；（2）编号由两个部分组成，分别为g和ij。其中，g表示该编号是用于地图网格的，ij表示该网格单元在地图上的位置，i表示该网格单元所在的行号，j表示该网格单元所在的列号。

4.根据权利要求1所述的一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法，其特征在于，所述步骤s3中各震级区间内地震数量，其统计方法包括：（1）按照震级0.5级的区间统计所有网格内的微地震事件；（2）按照震级由大到小的顺序依次排列。

5.根据权利要求1所述的一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法，其特征在于，所述步骤s4中所述的经典的古登堡利特克公式，其表达式为：log n=a-b*m，a，b为常数，m代表震级，n代表相应的地震频度。

6.根据权利要求1所述的一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法，其特征在于，所述步骤s4中所述的分区域计算地震活动性参数b值，其方法包括：（1）采用权利要求5所述的古登堡利特克公式，依次计算各区域b值；（2）计算结果记为bij并依次排列。

7.根据权利要求1所述的一种基于地震活动参数b值评估地应力大小的方法，其特征在于，所述步骤s5中，根据b值分布，确定地应力大小，根据不同范围的b值大小，可将地应力状态划分为：松弛、较松弛、较集中、集中四类具体划分依据如下：

技术总结
本发明公开了一种基于地震活动参数b值评价地应力大小的方法，包括：S1、采用地面高精度微地震监测设备采集研究区微地震事件；S2、系统分析各震级区间内地震数量与震级大小关系；S3、根据地震学中经典的古登堡利特克公式，分区域计算地震活动性参数b值的大小；S4、根据b值分布，确定研究区地应力大小分布。本发明操作工艺及计算流程简单，发明内容得到了煤矿采掘过程中地质构造和井巷空间结构的验证，评价结果客观、可靠。本发明可以用于煤矿冲击地压及煤与瓦斯突出预测，可广泛用于地质工程安全评估等领域。

技术研发人员：王志坚,田林,芦盛亮,曹运兴,杨晓国,王梦龙,李刚
受保护的技术使用者：山西潞安集团余吾煤业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21