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Enregistrement W4417334966 · doi:10.1016/j.jappgeo.2025.106069

Detection of mining-induced microseismicity through a deep convolutional neural network

2025· article· en· W4417334966 sur OpenAlexafffundabout
Sepideh Vafaei Shoushtari, Bernard Giroux, Erwan Gloaguen, Maher Nasr

Notice bibliographique

RevueJournal of Applied Geophysics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueSeismology and Earthquake Studies
Établissements canadiensInstitut National de la Recherche Scientifique
Organismes subventionnairesFonds de recherche du Québec – Nature et technologiesAlliance de recherche numérique du CanadaFonds de recherche du Québec
Mots-clésMicroseismConvolutional neural networkInduced seismicityNoise (video)Artificial neural networkDeep learningEvent (particle physics)Noisy data

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The underground extraction of mineral resources is often closely linked to induced microseismic events. The use of a seismic network to continuously monitor mining-induced seismicity to reduce risks and improve operational safety is common. For this monitoring to be effective, a comprehensive catalog of microseismic events, containing low-to high-magnitude events, is essential to evaluate the response of the rock mass to mining activities. However, detecting low-magnitude events based on manual picking or automated conventional approaches has been challenging in mining environments owing to the inherent noise level. Recent advancements in deep learning and data-driven methods, particularly Convolutional Neural Networks (CNNs) trained on extensive seismic datasets, have shown improved capabilities in automated event detection and arrival phase picking on seismic data recorded by regional seismic networks. In this study, we assessed the performance of PhaseNet, a deep learning arrival-time picking method, in detecting the P- and S-wave arrivals of mining-induced microseismic events at different noise levels. As access to high-quality, labeled microseismic datasets for such mining applications is rare, a realistic three-component synthetic dataset was generated using full-waveform modeling. This simulation accounted for the geological conditions and network geometry specific to a mine in Ontario, Canada. The mine, which integrates copper and nickel operations, experiences considerable mining-induced earthquakes annually, posing risks to miners and infrastructure. The simulation includes a variety of source mechanisms with different magnitudes and offers more than 270,000 labeled seismograms. The results from the PhaseNet-trained model, which utilized the simulated dataset, demonstrated its effectiveness in managing noisy waveforms. This capability allows the detection of low-magnitude events within the mine environment, which may be overlooked by traditional methods. Furthermore, the model shows high accuracy in picking both the P- and S-wave arrival times, achieving precision rates exceeding 0.9. Tests on real data were performed in three different scenarios. The first scenario involves training the model exclusively using real data. The second scenario combines synthetic and real data to retrain the model previously trained with synthetic data only. Finally, the third scenario focuses on retraining the pre-trained model using only synthetic data. All these trained models were used to evaluate the performance on the real test dataset. The results indicate that the model retrained with synthetic and real seismograms yielded the best arrival time predictions for the mine dataset.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,021
Score d'incertitude au seuil0,042

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,230
Écart entre enseignants0,219 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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