本申请涉及采矿，特别涉及一种基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法。
背景技术：
1、在地下矿井区域，由于煤层的开采往往会引起周边围岩的地压状态发生变化，造成局部区域应力集中，从而发生节理构造滑移和顶板围岩破裂等岩体失稳现象。地压活动不断积累会造成围岩微破裂发育贯通，从而引起顶板大范围垮塌，形成冲击气浪对地下的人员和设备造成威胁，也会造成采场资源的浪费并严重影响生产计划的执行。
2、微震监测是基于声发射学和地震学，通过监测岩体破裂产生的震动或其他物体的震动，利用探测微破裂所发射出的地震波，确定发生地震的位置，给出地震活动性强弱和频率，判断潜在的冲击地压活动规律，对监测对象的破坏状况、安全状况等作出评价，从而为预报和控制灾害提供依据，是一种实时、连续的监测技术。
3、目前，通过微震监测对地下矿井开采进行监测预警的技术中，通过多个计算指标对灾害进行监测预警，但由于计算指标较多，多个计算指标之间存在相互影响，导致在预警过程中，很容易遗漏某些指标之间的影响，势必引发风险的漏报或误报。
4、因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、本申请提供一种基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，用于地下矿区的岩层失稳预警，包括：步骤s101、基于k均值聚类方法，对所述地下矿区微震事件的微震监测数据按照空间坐标进行聚类；步骤s102、基于聚类结果，计算每一类所述微震监测数据的信息熵值；步骤s103、根据所述微震监测数据的信息熵值，绘制所述地下矿区的信息熵随时间变化图，以根据所述信息熵随时间变化图，对所述地下矿区进行岩层失稳动态预警。
4、优选的，步骤s101包括：基于轮廓系数法，计算所述微震事件的微震监测数据的聚类k值；其中，k为正整数；基于k均值聚类方法，按照空间坐标，将所述微震监测数据聚类为k类微震数据。
5、优选的，步骤s102包括：提取所述k均值聚类方法得到的k类微震数据中的每一类微震数据的时间和震级信息，并将每一类微震数据对应的震级信息按照时间序列进行排序；基于预设切片长度，对每一类微震数据对应的排序后的震级信息进行切片划分；计算每一类微震数据对应的每一组切片的切片信息熵值。
6、优选的，基于二分法，确定所述预设切片长度。
7、优选的，所述计算每一类微震数据对应的每一组切片的切片信息熵值，具体为：按照公式：
8、
9、计算每一组切片的切片信息熵值h；
10、其中，n为kj类微震数据对应的排序后的震级信息进行切片划分得到的切片组的数量，kj∈k，j为正整数；ab为得到的n组切片组中的第b组切片组,b∈n，b为正整数；ai为第b组切片组ab中的第i个震级信息，i∈m，m为正整数第b组切片组ab中的震级信息的数量；p(ai)为第b组切片组ab中的震级信息ai出现的频率。
11、优选的，在步骤s103中：将所述信息熵随时间变化图中平均线下连续下降的第3个信息熵值低点作为失稳预警点。
12、优选的，在步骤s103中：响应于所述信息熵随时间变化图中信息熵值的位于[2.28,2.60]之间，对所述地下矿区进行岩层失稳动态预警。
13、有益效果：
14、本申请实施例提供的基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，首先，基于k均值聚类方法，对地下矿区微震事件的微震监测数据按照空间坐标进行聚类，并基于聚类结果，计算每一类微震监测数据的信息熵值；然后，根据微震监测数据的信息熵值，绘制地下矿区的信息熵随时间变化图，以对地下矿区进行岩层失稳动态预警。籍此，采用单一指标的判别方法，准确的预测岩石的破坏状态，不但能够准确的对岩石失稳灾害进行预警，而且单指标判别方法简单，判别速度快，效果好。
15、通过信息熵值来表达地下矿区的岩层混乱程度，对地下矿区的岩层稳定性程度进行评价，量化岩层失稳中岩石破裂情况，以达到准确预警岩石失稳的效果，提高地下矿区岩层失稳的预警精度。而且，采用信息熵值作为岩层失稳的判断指标，相对于多指标判断更加的简单易用，省时省力，不需要对多指标之间的复杂关系进行分析处理，更加容易理解和解释，有利于决策者更容易的做出决策，有效避免多指标混乱或遗漏带来的影响。
16、同时，采用聚类分析的方法，将微震数据按照空间坐标进行分组，去除离散事件的影响，将岩石失稳的破坏反应精确的反映到一个范围更加集中的破坏区域中，从而发现微震事件的空间分布规律和空间特征，更加准确的捕捉到微震事件的微震信号中的局部破坏信息，进一步提高地下矿区岩层失稳的预测范围和准确性。
1.一种基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，用于地下矿区的岩层失稳预警，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，其特征在于，步骤s101包括：
3.根据权利要求2所述的基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，其特征在于，步骤s102包括：
4.根据权利要求3所述的基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，其特征在于，基于二分法，确定所述预设切片长度。
5.根据权利要求3所述的基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，其特征在于，所述计算每一类微震数据对应的每一组切片的切片信息熵值，具体为：
6.根据权利要求1所述的基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，其特征在于，在步骤s103中：将所述信息熵随时间变化图中平均线下连续下降的第3个信息熵值低点作为失稳预警点。
7.根据权利要求1所述的基于微震时空信息熵值的岩层失稳动态预警方法，其特征在于，在步骤s103中，响应于所述信息熵随时间变化图中信息熵值的位于[2.28,2.60]之间，对所述地下矿区进行岩层失稳动态预警。
