CEEMD小波包多阈值联合消噪后和变换时窗PAI‑<italic style="font-style: italic">K</italic>/<italic style="font-style: italic">S</italic>‑AIC微震初至波拾取方法研究

胡刚; 张楚旋; 李夕兵; 黄德龙; 董陇军; 蒲成志

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20231106002

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CEEMD小波包多阈值联合消噪后和变换时窗PAI‑K/S‑AIC微震初至波拾取方法研究

论文 | 更新时间：2025-07-07

- CEEMD小波包多阈值联合消噪后和变换时窗PAI‑K/S‑AIC微震初至波拾取方法研究
- Study on Microseismic First Arrival Wave Picking Method Using CEEMD Wavelet Packet Multi‑threshold Denoising Combined with Variable‑time‑window PAI‑K/S‑AIC
- 防灾减灾工程学报 2025年45卷第3期页码：542-553
- 作者机构：
  
  1.江苏海洋大学土木与港海工程学院，江苏连云港 222005
  2.中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083
  3.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山 243000
  4.南华大学资源环境与安全工程学院，湖南衡阳 421001
- 作者简介：
  
  胡刚(2000—)，男，硕士研究生。主要从事微震监测技术、微震信号拾取研究。E‑mail：1049828286@qq.com
  张楚旋（1988—），女，讲师，博士。主要从事采矿与岩土工程灾害控制，微震与声发射技术研究。E‑mail：762356442@qq.com
- 基金信息：
  
  江苏省自然科学青年基金项目(BK20230693);金属矿山安全与健康国家重点实验室开放基金(2017‑JSKSSYS‑03);江苏省双创博士项目(JSSCBS20221626);江苏省研究生教育教学改革课题重点项目(YJG202216);江苏海洋大学人才引进项目（2022年）、连云港市双创博士项目（2022年）资助
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20231106002
  中图分类号： TD85
- 收稿：2023-11-06，
  
  修回：2024-07-03，
  
  纸质出版：2025-06-28
- 稿件说明：
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胡刚,张楚旋,李夕兵等.CEEMD小波包多阈值联合消噪后和变换时窗PAI‑K/S‑AIC微震初至波拾取方法研究[J].防灾减灾工程学报,2025,45(03):542-553.

HU Gang,ZHANG Chuxuan,LI Xibing,et al.Study on Microseismic First Arrival Wave Picking Method Using CEEMD Wavelet Packet Multi‑threshold Denoising Combined with Variable‑time‑window PAI‑K/S‑AIC[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(03):542-553.
胡刚,张楚旋,李夕兵等.CEEMD小波包多阈值联合消噪后和变换时窗PAI‑K/S‑AIC微震初至波拾取方法研究[J].防灾减灾工程学报,2025,45(03):542-553. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231106002.

HU Gang,ZHANG Chuxuan,LI Xibing,et al.Study on Microseismic First Arrival Wave Picking Method Using CEEMD Wavelet Packet Multi‑threshold Denoising Combined with Variable‑time‑window PAI‑K/S‑AIC[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(03):542-553. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231106002.

摘要

重点分析研究了不同时窗长度对固定时窗PAI‑

拾取法拾取结果的影响及规律，提出了变换时窗在高阶统计量拾取法中的应用，进而采用变换时窗PAI‑

‑AIC联合法拾取波至时间。基于国内用沙坝矿的现场监测数据，首先采用CEEMD小波包多阈值联合消噪法对微震数据进行消噪。对消噪后的微震信号，使用变换时窗PAI‑

‑AIC联合法拾取P波初至时间并与其他拾取方法进行横向对比分析。使用变换时窗PAI‑

‑AIC联合法拾取波至时间，避免人为选取STA/LTA阈值和时窗长度对拾取结果的影响，同时也解决了阈值和时窗的选取适用性较差的问题。变换时窗PAI‑

‑AIC联合法对消噪的微震信号拾取误差（≤20 ms）的事件数占90.95%（PAI‑

‑AIC为93%）。研究结果表明变换时窗PAI‑

‑AIC方法具有高效性、拾取精度高、适用范围广的特点。

Abstract

The influence of different time window lengths on the picking results of PAI-

picking method of fixed time window was analyzed

and the application of variable time window in the picking method of higher-order statistics was proposed. Subsequently

a variable-time-window PAI-

-AIC combined method was employed for wave arrival time picking. Based on the field monitoring data from Shaba Mine in China

the compl

ete ensemble empirical mode decomposition (CEEMD) wavelet packet multi-threshold combined denoising method was first applied to denoise the microseismic signals. For the denoised microseismic signals

the variable-time-window PAI-

-AIC combined method was employed to pick the P-wave first arrival time

followed by a comparative analysis with other picking methods. The variable-time-window PAI-

-AIC combined method was used to pick the arrival time

which avoided the influence of manual selection of STA/LTA thresholds and time window lengths on picking results

while addressing the issue of limited applicability of the selection of threshold and time window. Using the variable-time-window PAIK-AIC combined method

90.95% of denoised microseismic events had a picking error below 20 ms

compared to 93% for the PAIS-AIC method. The results demonstrate that the PAI-

-AIC method offers high efficiency

high picking accuracy

and broad applicability.

关键词

Keywords

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CEEMD小波包多阈值联合消噪后和变换时窗PAI‑K/S‑AIC微震初至波拾取方法研究

Study on Microseismic First Arrival Wave Picking Method Using CEEMD Wavelet Packet Multi‑threshold Denoising Combined with Variable‑time‑window PAI‑K/S‑AIC

DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20231106002

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