基于节点式地震仪的煤矿井下槽波地震勘探技术 - 合肥国为电子有限公司

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1、合肥国为电子有限公司HEFEIGUOWEIELECTRONICSCO.LTD基于节点式地震仪的煤矿井下槽波地震勘探技术程建远，江浩，姬广忠，吴海(中国煤炭科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)摘要:针对煤矿井下地震勘探技术发展缓慢的问题，基于槽波地震探测技术，采用第三代节点式地震仪的设计理念，开发出“节点式设计、独立型激发、分布式采集、三通道存储、集中式回收”的新型槽波地震仪，实现了煤矿井下槽波地震观测系统的灵活、无约束、自由布设，且整个采集系统无主机、无大线、无需通信、可同步采集等，施

2、工高效、快捷，满足了煤矿井下超长超宽工作面、互不贯通的巷道之间以及采区、盘区和跨层条件下的槽波地震探测的需求。关键词：煤矿井下；节点式；地震仪；煤层槽波0引言在地球物理勘探技术手段中，地震勘探是分辨率最高的构造探测技术。在地面物探中，地震勘探成为石油天然气、煤炭资源勘查的首选技术。但是，煤矿井下地震勘探技术的发展和应用相对滞后。究其原因，一是煤矿井下地震勘探的介质条件既非半空间又非全空间，波场传播规律非常复杂，难以将地面上成熟的二维、三维地震勘探技术不加改变地直接移植到井下；二是相对于电磁法探测手段

3、而言，适地址：合肥市高新区望江西路800号合肥创新产业园C3楼4层电话：0551-65327898传真：0551-65327898-8002邮箱：hfgwe@hfgwe.com合肥国为电子有限公司HEFEIGUOWEIELECTRONICSCO.LTD于煤矿井下地震勘探的本安型、便携式、多通道仪器较少，地震仪器成为制约煤矿井下地震勘探技术发展的瓶颈之一〔卜习。因此，急需对煤矿井下地震勘探技术与装备开展研究，以发挥煤矿井下地震勘探技术的用途。依托国家科技重大专项项目的支持，开发出基于节点式、存储型、无

4、缆、便携、本安防爆的矿用节点式地震仪，适应了煤矿井下高精度槽波地震探测的技术需求。1矿用节点式地震仪设计1.1技术要求在煤矿井下开展槽波地震勘探的仪器，应该满足以下基本需求:1)本安防爆。这是通用的强制性技术要求。在煤矿井下有瓦斯、煤尘等爆炸危险的环境中使用的所有设备，其防爆性能必须符合GB3836.1-2010((爆炸性环境第1部分：设备通用要求》和GB3836.4-2010((爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》的相关规定。2)技术先进。这是基本的推荐性技术要求。在煤矿井下温度、湿

5、度、煤尘等复杂工况条件下，仪器工作要满足高稳定性、高可靠性、低功耗、长时间采集等特殊要求；在性能指标上，以满足探测需要为前提，尽可能实现高采样率、大动态范围、可灵活扩展、适应性强等。3)施工快捷。这是可选的推荐性技术要求。在煤矿井下开展地震勘探时，作业区附近的生产活动必须停止，这就要求仪器便携、施工快捷、工序简单、用人较少等。1.2设计理念地址：合肥市高新区望江西路800号合肥创新产业园C3楼4层电话：0551-65327898传真：0551-65327898-8002邮箱：hfgwe@hfgwe.

6、com合肥国为电子有限公司HEFEIGUOWEIELECTRONICSCO.LTD矿用节点式地震仪的设计理念可以概括为“节点式设计、独立型激发、分布式采集、三通道存储、集中式回收”，这些设计理念较好地呼应了煤矿井下地震仪器设计的客观需求，其主要特点体现在：1)节点式设计是指仪器无主机、无大线、无数据传输，节点式地震仪集传统的分布式仪器的主机、采集站、交叉站、电源站于一体，可以灵活布设、方便采集，但又遵守统一的时间约定。2)独立型激发是指可以独立同时激发(ISS，in-dependentsimulta

7、neousshooting)方式采集，对震源激发时间不作任何制约，可在确保安全的情况下同时放炮，大幅提高了作业效率，缩短了采集时间。3)分布式采集是指以各个节点式地震仪为单元，按照设计的位置布设接收点，独立进行数据采集，采集道数可以自由扩展。4)三通道存储是指每台节点式地震仪设计为3个通道，可以满足三分量采集的需求。5)集中式回收是指井下数据采集结束后，全部数据在回到地面后利用高速以太网实现数据集中回收。综上可知，基于“节点式设计、独立型激发、分布式采集、三通道存储、集中式回收”的仪器设计理念，矿用

8、节点式地震仪实现了本安防爆、技术先进、施工快捷的要求，每个采集通道的折合质量约1kg,为煤矿井下槽波地震勘探技术的应用奠定了基础。地址：合肥市高新区望江西路800号合肥创新产业园C3楼4层电话：0551-65327898传真：0551-65327898-8002邮箱：hfgwe@hfgwe.com合肥国为电子有限公司HEFEIGUOWEIELECTRONICSCO.LTD2槽波地震的观测系统设计2.1槽波地震勘探原理在煤层与顶底板的3层地质结构中，煤层的速度、密度相对