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煤岩水力压裂微地震声学特征识别与实践

hydraulic fracturing,microseismic monitoring,MFCC,Acoustic feature recognition

微震监测作为地下能源开发中表征水力压裂裂缝扩展的重要技术，近年来在煤层气增透、煤矿坚硬顶板卸压等工程中得到广泛关注。然而，井下压裂过程受复杂地质环境和采矿扰动影响，微震信号中常混入爆破、机械振动等多类干扰信号，导致压裂裂缝参数与改造范围评估出现偏差。因此，开展水力压裂微震特征识别研究，对提高压裂评价精度具有重要意义。本研究系统梳理了水力压裂微震产生机制、定位方法与识别难点，基于多年井下压裂监测实践，提出一套面向煤层水力压裂的 MFCC–FDT（梅尔倒谱系数–模糊决策树）特征识别方法。该方法通过提取微震信号的非平稳频域特征，结合 10 折交叉验证完成分类器参数调优，可实现诱发破裂信号与巷道爆破、机械噪声等干扰信号的高精度区分，识别准确率达到 90% 以上。基于白芨沟煤矿压裂期间的地面微震监测数据，研究构建并验证了微震信号识别流程。MFCC 在时序波动特征与高阶倒谱统计量上展现出显著区分能力，FDT 则在分类精度、稳定性与计算效率方面优于其他常用模型。实际应用表明，MFCC–FDT 方法可有效剔除干扰事件，为储层改造范围评价提供了更加真实的依据。该方法已在辽宁红阳二矿、安徽新集煤矿、贵州四季春煤矿等多个矿井成功应用，验证了其工程适应性与推广价值。本报告成果对瓦斯抽采增透、坚硬顶板卸压及煤层气储层压裂评价具有理论和工程指导意义。