УДК 550.34.03

PACS 91.30.−f

Программный комплекс для мониторинга сейсмичности Хибинского горного массива LORS2: принципы построения и основные алгоритмы

В.Э. Асминг¹, А.В. Федоров¹, П.А. Корчак², А.Ю. Моторин²

¹ Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”, г. Апатиты, Мурманская обл., Россия

² Кировский филиал АО “Апатит”, г. Кировск, Мурманская обл., Россия

Автор для переписки: А.В. Федоров, e-mail: AFedorov@krsc.ru

Аннотация. Представлено описание программного комплекса, разработанного для автоматизированного мониторинга сейсмической активности Хибинского горного массива. Приводится описание общей структуры программного комплекса, подробно рассмотрены примененные методы и алгоритмы. В частности, подробно описан алгоритм локации источника сейсмического события поиском на сетках, которые задаются в виде наборов окружностей и детализируются в процессе выполнения алгоритма. Предложенные методы локации комбинированы в несколько пакетов – сценариев для оптимизации временных затрат специалиста-геофизика при рутинной интерактивной обработке большого массива данных. Ввиду того, что описываемый программный комплекс создавался для обработки данных сейсмических сетей, расположенных непосредственно в зоне ведения горных работ, большое внимание уделено повышению достоверности обнаружения целевых сигналов в сильно зашумленной среде и точности определения моментов вступлений объемных волн. Для решения этих задач в системе реализован новый подход к локации близких событий, основанный на идее целостного восприятия записи сигнала, очень близкой к представлениям психологии о восприятии образов человеком. Реализованные в программном пакете алгоритмы и методы обнаружения и локации мест генерации сейсмических событий позволяют значительно повысить достоверность получаемых решений, а также точность и оперативность окончательной интерактивной обработки записей сейсмических сигналов.

Ключевые слова: мониторинг сейсмичности, техногенная сейсмичность, автоматическое детектирование, автоматическая локация, методы локации, Хибинский массив

DOI: https://doi.org/10.21455/si2020.2-4

Цитируйте эту статью как: Асминг В.Э., Федоров А.В., Корчак П.А., Моторин А.Ю. Программный комплекс для мониторинга сейсмичности Хибинского горного массива LORS2: принципы построения и основные алгоритмы // Сейсмические приборы. 2020. Т. 56, № 2. C.39–55. https://doi.org/10.21455/si2020.2-4

Литература

Аккуратов М.В. Сейсмический мониторинг на рудниках ОАО “Апатит” // Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов: Сборник докладов Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвященной 50-летию Горного института КНЦ РАН. Апатиты; СПб.: ООО “Реноме”, 2011. С.374–379.

Аккуратов М.В., Асминг В.Э., Виноградов Ю.А., Корчак П.А. Объединенная система контроля состояния Хибинского горного массива на базе сетей сейсмических станций Кольского филиала ГС РАН и ОАО “Апатит” // Материалы Шестой Международной сейсмологической школы “Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных”, Апатиты, 15–19 августа 2011 г. Обнинск: ГС РАН, 2011. С.7–10.

Асминг В.Э., Виноградов Ю.А., Прокудина А.В. Моделирование сейсмической локации в трехмерных средах // Вестник МГТУ. 2013. Т. 16, № 4. С.644–649.

Асминг В.Э., Федоров А.В., Прокудина А.В., Евтюгина З.А. Автоматическая система мониторинга региональной сейсмичности NSDL. Принципы построения и некоторые результаты использования // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: Материалы XII Международной сейсмологической школы / Отв. ред. А.А. Маловичко. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2017. C.33–36.

Грегори Р. Глаз и мозг. Психология восприятия. М.: Прогресс, 1970. 271 с.

Ждан А.Н. История психологии: Учебник. Глава III. Гештальтпсихология. М.: МГУ, 1990. C.199–209.

Жукова С.А., Самсонов А.В. Оценка влияния природных факторов на проявление сейсмичности Хибинского массива // Горный журнал. 2014. № 10. С.47–51.

Жукова С.А., Федотова Ю.В. Анализ влияния массовых взрывов и обводненности на активизацию сейсмических событий с Е > 10⁷ Дж Хибинского массива // Сборник научных трудов. Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий. СПб.: СПбГУ, 2017. С.245–251.

Журавлева О.Г. Кластеризация сейсмических событий в условиях удароопасных месторождений Хибинского массива // Проблемы недропользования. 2017. № 1. С.14–20.

Козаренко А.Е. Апатит-нефелиновые месторождения Хибин // География. 2001. № 4. С.4–7.

Козырев А.А., Аккуратов М.В., Федотова Ю.В., Жукова С.А. Влияние обводненности пород на сейсмичность. Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов: Труды Всероссийской с международным участием научной конференции, г. Апатиты, 28–30 сентября 2009 г. Апатиты: Геологический институт КНЦ РАН, 2009. 284 с.

Козырев А.А., Федотова Ю.В., Аккуратов М.В., Жукова С.А. Взаимосвязь обводненности пород и сейсмичности в зоне стыковки подземного рудника и карьера // Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов: Сб. докладов Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвященной 50-летию Горного института. Апатиты; СПб.: ООО “Реноме”, 2011. С.385–390.

Корчак П.А., Жукова С.А., Меньшиков П.Ю. Становление и развитие системы мониторинга сейсмических процессов в зоне производственной деятельности ОАО “Апатит” // Горный журнал. 2014. № 10. С.42–46.

Онохин Ф.М. Особенности структур Хибинского массива. Л.: Наука, 1975. 105 с.

Пожиленко В.И., Гавриленко Б.В., Жиров Д.В., Жабин С.В. Геология рудных районов Мурманской области. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2002. 359 с.

Рогожин Е.А., Антоновская Г.Н., Капустян Н.К. Современное состояние и перспективы развития системы сейсмического мониторинга Арктики // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015. Т. 42, № 1. С.58–69.

Сейсмичность при горных работах / Под ред. Н.Н. Мельникова. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2002. 325 с.

Трушкина Н.Ю. Гештальтпсихология и моделирование интеллекта // Вестник Московского университета. Серия 7: Философия. 2008. № 3. С.41–50.

Фёдоров А.В., Асминг В.Э., Евтюгина З.А., Прокудина А.В. Система автоматического мониторинга сейсмичности Европейской Арктики // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 1. С.29–39. https://doi.org/10.21455/si2018.1-3

Fee D., Haney M., Matoza R., Szuberla C., Lyons J., Waythomas C. Seismic Envelope-Based Detection and Location of Ground-Coupled Airwaves from Volcanoes in Alaska // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2016. V. 106, N 3. P.1024–1035. http://dx.doi.org/10.1785/0120150244

Kværna T., Ringdal F. Generalized Beamforming, Phase Association and Threshold Monitoring using a Global Seismic Network // Monitoring a Comprehensive Test Ban Treaty. NATO ASI Series (Series E: Applied Sciences) / Eds. E.S. Husebye, A.M. Dainty. Dordrecht: Springer, 1996. V. 303. P.447–466. https://doi.org/10.1007/978-94-011-0419-7­_24

Mizuno N., Ide S. Development of a modified envelope correlation method based on maximum-likelihood method and application to detecting and locating deep tectonic tremors in western Japan // Earth, Planets and Space. 2019. V. 71. https://doi.org/10.1186/s40623-019-1022-x

Jin P., Zhang C., Shen X., Wang H., Pan C., Lu N., Xu X. A novel technique for automatic seismic data processing using both integral and local feature of seismograms // Earthq. Sci. 2014. V. 27, N 3. P.337–349. https://doi.org/10.1007/s11589-014-0084-x

Sleeman R., van Eck T. Robust automatic P phase picking: an on-line implementation in the analysis of broadband seismogram recordings // Phys. Earth and Planet. Interiors. 1999. V. 113. P.265–275.

Vinogradov Yu., Kozyrev A., Asming V. New 3D velocity model of the Khibiny and Lovozero mountain massifs for accurate location of rockbursts and explosions in underground mines and quarries // 15th International multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2015 Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining, Albena, Bulgaria. 2015. P.1051–1058.

Zhukova S., Korchak P., Streshnev A., Salnikov I. Geodynamic rock condition, mine workings stabilization during pillar recovery at the level +320 m of the Yukspor deposit of the Khibiny // VII International Scientific Conference “Problems of Complex Development of Georesources”. 2018. V. 56. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20185602022

Сведения об авторах

АСМИНГ Владимир Эрнестович – Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба” Российской академии наук (КоФ ФИЦ ЕГС РАН). Россия, 184200, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 14. E-mail: asming@krsc.ru

ФЕДОРОВ Андрей Викторович – Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба” Российской академии наук (КоФ ФИЦ ЕГС РАН). Россия, 184200, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 14. E-mail: AFedorov@krsc.ru

КОРЧАК Павел Анатольевич – КФ АО “Апатит”. Россия, 184250, Мурманская обл., г. Кировск, ул. Ленинградская, д. 1. E-mail: Korchak_pa@mail.ru

МОТОРИН Александр Юрьевич – КФ АО “Апатит”. Россия, 184250, Мурманская обл., г. Кировск, ул. Ленинградская, д. 1. E-mail: AYuMotorin@phosagro.ru