基于微电子系统（MEMS）加速度地震勘探三分量数字检波器简介

基于微电子机械系统（MEMS）制成的微加速度三分量数字地震检波器。集数据采集、处理及传输功能干一体，在结构模型、工作原理、性能指标控制等方面不同于常规检波器，其信号幅值在低于自然频率范围内没有衰减。因其独特的制造技术，MEMS检波器具有超低噪声，大动态范围和极高的向量保真度性能。     

山地二维三分量地震资料采集

新研制出的一种三分量检波器,尾锥不动,能方便地调节其方位角和水平角,可保证同一测线上的检波器各分量的极性和相位一致,检波器与地面耦合良好;三个分量之间的隔离度大于20dB,保证了道间无串音干扰。三个检波器串联组合,有利于地震信号接收。通过数值模拟拟定出地震测线布设方位和观测系统,在采集试验中开展波场调查、偏移距试验、不同覆盖次数对比,以确定出合理的观测系统和采集参数,在四川山地获得了高质量的三分量地震资料,形成了一套实用的陆上三分量地震资料采集技术。     

地震检波器技术与发展研究

地震勘探数据采集的关键器件是检波器,分为模拟检波器和数字检波器。在分析了各种模拟检波器特点之后,再对数字检波器进行研究。这里展示了基于MEMS(Micro Electro Me-chanical systems)技术的数字检波所代表的机电合一、微型化、宽频谱线性响应的发展方向。同时指出,由于目前MEMS数字检波器的不完善,在今后一段时间内,基于电磁感应机理的数字检波器,将与基于MEMS技术的数字检波器长期共存与互补。     

煤矿采区地震勘探不同检波器接收试验与分析

地震勘探面临诸多挑战，地震成果的不确定性与多解性、短周期与高预期的矛盾、高生产率与低信噪比的矛盾等急待解决，其中开展宽频带采集已成为拓宽频带宽度、提高分辨能力的基础。全数字高密度三维地震勘探通过数字检波器单点接收，高密度采样的方式来实现地震勘探的宽方位角、小面元和高覆盖次数，因此，地震检波器作为野外数据采集过程中最为关键的采集前端设备，其性能的好坏及所采集的数据质量的优劣直接关系到后续的处理与解释等环节。为了对比数字检波器与模拟检波器的实际采集效果，并探讨在野外实际数据采集中数字与模拟检波器性能之间的不同，采用低、中、高不同固有频率的模拟检波器、单点数字检波器与室内数字检波器组合6种检波器进行接收试验，对不同类型检波器的地震记录进行频谱、信噪比等分析，发现数字检波器接收地震信号的频宽和信噪比优于模拟检波器，并且数字检波器室内组合之后频带宽度和信噪比均变大；在低、中、高固有频率的模拟检波器中，低频模拟检波器的频宽和信噪比效果好于中、高频模拟检波器；当高密度采集时，叠加达到一定次数时，剖面信噪比变化不大，因此，可以根据不同深度目的层信号选择合适的叠加次数。      

SI数据采集系统简介

经过20多年的实践,煤炭系统已能较好地实现落差≥5m断层、煤层5m起伏的二、三维地震勘探.受大道距（10～20m）、多组合、高频（60Hz、100Hz）检波器的幅频响应、狭长的束状观测系统、炮检方位角变化引起频率降低等因素的影响,极大地约束了分辨率的进一步提高.SI地震数据采集系统,以小道距、不组合、单点宽频数字检波器接收,无采集站的宽频带、高密度、高保真度、高精度的数据采集方法等独有特点,可在更大范围内提高垂向、横向分辨率,探测落差≤5m的断层、控制直径≤15m陷落柱等微小地质构造,适应煤矿回采的要求.     

槽波地震勘探仪器的发展现状

高性能槽波地震勘探仪器的研制能够有力推进槽波地震勘探方法在煤矿地质构造勘察等领域的有效应用。通过分析槽波地震勘探实例,对比国内外多款新型槽波地震仪采集站,结果表明:无线遥测式地震仪是槽波地震勘探仪器的主要发展方向;新型采集站都使用有Δ-Σ技术的24位AD转换器,前置增益都是多倍率。地震仪器采集站的性能满足槽波地震勘探需要,但是地震检波器的性能制约了槽波地震仪整机性能的提高。分析6种不同类型地震检波器的原理和性能,目前地震检波器主要是围绕提高灵敏度,拓宽频率响应范围和增强抗干扰能力3个方面进行研究。其中高性能压电式地震检波器在槽波地震勘探中有较好应用前景,进一步介绍了一种压电地震检波器芯体及测试结果。      

地震数据采集系统的绕接与蛇形排列技术

在Sercel 400系列地震数据采集系统中,采集链上的采集单元结构化和数据传输网络化,使复杂地形地物条件下的地震数据采集排列方式灵活便捷,变化多样.FDU、LAUX等采集单元中Marker与Detour的属性设置,是实现排列形式多样化主要控制选项.在野外实践中,根据测区内障碍物对观测系统影响的差异,提出了4种典型的排列单元联接方法如交叉线绕接法、跳接法、无电缆连接法及蛇形排列法,并对不同联接方法的参数设置进行了说明.在山东东山王楼煤矿二、三采区三维地震数据采集工程中,受村庄街道的影响,导致东西方向正常束线布设困难,利用南北向布设的便利及蛇形联接方法,对桩号重新编号,并在后期处理中对CDP面元进行再分配,实现与正常三维束线CDP网格的统一.处理后的地震时间剖面较其它布设方式,数据采集质量良好,村庄的影响几乎达到可以忽略的效果.     

倾斜检波器与地表双自由度耦合效应

煤田地震数据采集过程中，存在同一检波点位置重复插拔布设检波器的情况，检波器多次插拔布设存在倾角差异，导致检波器与地表耦合条件变化，影响地震数据采集质量。将检波器倾角参数引入检波器与地表耦合系统。从振动力学的角度推导倾斜检波器“双自由度耦合振动系统”，研究检波器倾角、检波器与地表相对阻尼系数、地表介质参数对耦合系统的影响，分析相同检波点位置重复布设检波器对地震数据采集的影响机理。研究结果表明，检波器倾角的增加将衰减检波器与地表耦合系统的幅频响应，提高耦合系统的谐振频率，说明本次倾斜检波器与地表耦合系统模型构建合理，结果可用于指导和规范地震数据采集工作。      

宽频宽方位处理技术在淮北矿区全数字高密度地震勘探中的应用

与常规三维地震勘探相比，全数字高密度地震勘探采用高横纵比、宽方位观测系统，使用单点数字检波器接收。宽方位地震勘探有利于高陡构造和复杂断块成像，但存在各向异性问题，而单点数字检波器地震信号频带宽、保幅性好、噪声强。为了充分发挥全数字高密度地震资料优势，克服其缺点，必须将宽频、宽方位处理技术运用到煤炭高密度三维地震数据处理中，以提升数据处理效果。以淮北矿区全数字高密度地震资料为基础，针对淮北矿区地质构造复杂特点，以叠前保幅去噪、振幅补偿、OVT处理技术以及全方位角偏移成像技术为重点，开展了煤炭全数字高密度地震资料的宽频、宽方位处理技术研究。结果表明:保幅去噪在几乎不损伤有效信号的前提下实现了对噪声的有效压制，振幅补偿恢复了地震信号高低频能量的损失，宽方位处理不仅消除了各向异性影响，改善了成像效果，还获得了丰富的叠前数据。宽频宽方位处理技术是全数字高密度地震资料处理的必要手段，其处理成果比常规处理成果频带更宽，对复杂构造成像更好，分辨率更高，能够实现煤田复杂地质条件地震资料精细成像。      

煤矿采区高密度三维地震勘探模式与效果

煤矿安全高效生产对三维地震勘探精度要求越来越高，如何进一步提高勘探精度，设计思路、采集方法、处理和解释过程中的每个环节都至关重要。煤矿采区高密度三维地震勘探采用数字检波器接收，观测方式为全方位、高密度、大偏移距，获得更接近理想波场的信息；采用宽频带处理，获得宽频带、高保真度的数据体，为解释工作打下良好基础。以淮北矿区近年施工的高密度三维地震勘探工程为例，从观测系统设计优化、处理解释思路及方法、工程施工过程控制等方面入手，总结出一套煤矿采区高密度三维地震勘探新模式，对进一步提高煤矿采区三维地震勘探精度以及为煤矿采区设计、工作面开采提供详实的地质保障基础资料具有一定的意义。      

新型煤矿井下单分量无缆地震仪研制

槽波地震勘探技术具有探测范围广、准确率高的特点,在煤层地质构造的精细化勘探中作用越来越重要,但当前地震勘探装备多数体积笨重、施工布设大量线缆,效率低下,施工成本较高,严重制约了煤矿井下高精度槽波地震勘探技术的发展。针对上述问题,借鉴节点式地震仪的设计理念,将动圈检波器与采集控制电路、时间精度保持电路以及电源电路一同集成在一个完整的腔体中,省去大线传输,观测系统灵活、无约束,解决煤矿井下复杂工况环境下多道数地震数据采集的问题。并设计授时同步装置,通过GPS授时与温补晶振相结合的时钟机制,解决各个采集单元间的时间同步性问题,实现采集系统的小型化、轻量化、高集成度化。经过实验室及现场测试,各项性能指标均满足设计要求。      

大型双三轴气浮定位多道三维地震物理模拟系统及其应用

三维地震物理模拟技术作为一种重要的地震波传播特征的研究手段,与数值模拟相比具有结果更逼真、不受计算方法和边界条件限制等优点,是认识复杂构造地震波传播规律及其响应特征的有效方法之一,并在地震波传播基本规律研究、野外地震勘探方法验证、观测系统设计优化等方面具有重要的应用价值。为此研发一套大型双三轴气浮定位多通道三维地震物理模拟实验系统。该系统包括导轨和传动系统、运动控制系统、定位测量系统、物理模拟数据采集系统及安全系统等5部分,可实现大尺度物理模型高精度定位,多通道、高效率、高信噪比、高分辨率模型超声波信号采集等功能。利用该系统对模拟含断层、陷落柱、煤层变薄带多种构造的含煤地层三维地震物理模型进行数据采集试验,获得的整体成像效果与地震物理模型吻合,验证了该系统的可靠性和准确性。该系统的研制成功为煤炭地震勘探方法理论研究及实际生产应用提供了新的实验技术手段。      

高阻尼检波器在浅层地震勘探纵波反射法中的应用

在浅层地震勘探纵波反射法中,常规的动圈式检波器抗干扰能力有限,所接收的信号信噪比不高.高阻尼检波器能在信噪比等方面有很大提高,从而使我们的所采集的数据可信度更高更准.阐述了高阻尼检波器的各项性能指标及分析了其应用于浅层地震勘探纵波反射法中可行性和优越性,并介绍了一系列的实验和一个查找断裂构造带的工程实例,通过与其它类型检波器的对比分析,表明高阻尼检波器有较高的精度和信噪比,明显优于常规检波器.     

矿井电阻率法监测系统在采煤工作面水害防治中的应用

煤矿智能化、无人化开采迫切需要水害隐患地质透明化为其保驾护航。矿井电阻率法监测系统针对工作面回采过程中的水害问题,采用伪随机信号发射和全波形数据采集提高设备的抗干扰能力,采用电极接地条件一致性校正和监测数据归一化处理等手段压制假异常,采用时移电阻率成像实现水害隐患电阻率异常响应的识别和提取,通过监测工作面回采过程中顶、底板电阻率变化对水害风险进行判识,实现采动工作面水害隐患的地质透明化。结合矿井电阻率法监测系统近年来的井下现场试验,分别介绍其在顶、底板水害监测中的应用案例。井下试验结果显示,电阻率法监测可以有效捕捉顶、底板出水过程的前兆信息。但在实际应用中,矿井电阻率法监测系统依旧面临强电磁干扰以及采空区监测线缆难以保护等问题,并且采掘扰动对煤岩电阻率的影响机理研究不足,导致对电阻率异常进行分析解释时存在较大争议,还需要进一步开展相关研究工作。      

煤矿用自动化钻机远程监测系统研制

根据国家能源装备制造、煤矿机器人和煤矿智能化发展等政策要求,结合煤炭设备少人化、智能化发展趋势,针对现有煤矿井下钻机参数显示不全、缺乏有效监测、维修不便等问题,为实现自动化钻机地面远程监测,利用传感测量、软件开发、虚拟现实、网络通信、视频监测等技术研制了一种煤矿用自动化钻机远程监测系统。该远程监测系统包括了钻机主体、机载设备、网络通信部分和远程监测服务器。钻机主体为ZDY4500LFK型煤矿用钻机;机载设备包括了控制器和传感器组,用于实现钻机参数采集;网络通信部分包括了交换机、网关等,实现井下和地面的通信;远程监测服务器实现钻机参数和工况的监测。该系统研制后在鄂尔多斯华兴能源有限责任公司唐家会煤矿进行了现场试验,结果显示,该系统数据传输准确,可实现自动化钻机的地面监测功能,为煤矿钻机的少人化、智能化提供了保障。      

煤矿三维地震数据动态解释技术

传统的三维地震解释服务于煤矿勘探阶段,与煤矿安全生产过程相脱节。三维地震数据动态解释技术把三维地震信息与煤矿生产过程中所获得的矿井地质信息相互融合,实现了三维地震信息的地质动态解释,改变了传统的三维地震解释模式,提高了三维地震成果的利用水平,能够解决更多地质问题。      

煤矿井下电磁波无线随钻测井软件设计与实现

为了实现控制煤矿井下电磁波无线随钻测井仪器,设计并实现了一套煤矿井下电磁波无线随钻测井软件。该软件包括控制软件和随钻监测软件两部分,具有系统自检、数据采集、钻进轨迹偏差计算、电磁波电阻率计算、钻头与顶底板关系判断等数据处理功能。采用MVC对软件的系统构架进行设计。描述了各模块的设计流程,并用C#语言完成软件的开发。实际应用表明该软件现场操作方便可实现随钻测井的实时监测管理。该软件的成功开发,提升了中国煤矿井下随钻测井的能力与技术水平。      

新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的设计

针对DTC-150防爆地质超前探测仪在工程应用中存在的几个问题,提出了研制新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的必要性。通过对大量工程预测预报资料的分析,结合煤岩有效地震波频率特性等4个关键技术的研究,得出了煤岩有效地震波频率范围和观测系统的有效布设方式,研制了高速、高精度、多通道数据采集及处理系统,给出了掌子面绕射回波形成的探测盲区和巷道声波的处理方法,提出了掌子面绕射回波与直达波不重叠的条件。新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的研制成功为矿井提供了更为准确、更长距离的超前预测预报手段,同时也为煤矿安全生产提供了有力的保证。     

煤田三维地震采集设计中减少施工面积的方法

由于三维地震勘探方法的特殊性,煤田三维地震采集的实际施工面积与要求控制的目标区满覆盖面积有很大出入。但矿方在计算成本时,只考虑了目标区,这就使得勘探施工方与矿方产生了经济分歧。针对这种情况,在三维地震采集设计中,在保证满足满覆盖面积的前提下,笔者采用甩检波点方法来减少施工面积,这样既保证了施工质量,又降低了施工成本。