[发明专利]分布式槽波地震勘探系统及其勘探方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿地质勘探仪器技术领域，具体涉及一种分布式槽波地震勘探系统及其勘探方法。

背景技术

煤炭是我国的重要能源，在我国能源消耗的结构比例中，煤炭占一次性能源的70％以上，煤炭生产在我国国民经济中具有举足轻重的低位。我国多数煤田地质构造复杂，在煤矿生产中，因复杂的地质构造而导致地质灾害情况时有发生。目前地面煤矿勘测常用的方法——三维地震勘探受地形影响较大，并且很难分辨落差小于5m的断层等小型地质构造，井下物探方法也因探测距离短、准确率差等因素很难满足生产需要，而井下槽波地震技术凭借其施工方便、受影响因素小、解析精度高等优点，逐渐成为煤矿地质构造探测最理想的物探手段。因此研究与发展先进的槽波勘测技术及仪器装备就显得十分重要。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的之一在于，提供一种结构设计巧妙、合理，能提高勘探效率和精度的分布式槽波地震勘探系统。

本发明的目的之一在于，提供一种上述分布式槽波地震勘探系统的勘探方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种分布式槽波地震勘探系统，其包括：

爆炸机，用于提供瞬时高压引爆雷管；

震源触发记录仪，用于检测起爆电源、起爆机、雷管形成电流回路的电压信号，并产生触发信号，同时将触发时间记录并存储，以利于井上的数据处理及反演；

分布式采集站，用于将槽波震动信号转换为电压信号，经过信号调理电路调理，再经模数转换，然后进行数据采集并存储数据；

主控机，主控机能通过GPS模块进行时间同步校准，并能对分布式采集站、震源触发记录仪和爆炸机进行参数设置以及相关数据的分析处理和记录文件的读取操作功能。

作为本发明的一种改进，所述主控机包括GPS模块和预装有相应软件的PC机，该PC机上设有网络通讯接口；所述相应软件包括网络通讯协议开发模块、人机操作界面模块、采集站参数设置模块、采集站的数据读取模块和存储及各采集站状态监控。

作为本发明的一种改进，所述震源触发记录仪包括STM32及分别与该STM32相连接的GPS模块、温补晶振TCXO、TF存储卡、功能按键、状态显示模块、电池电压检测模块、触发单元、电流互感器、辅助电源电路和网络通讯接口。

作为本发明的一种改进，所述分布式采集站包括：

检波器，接收来自槽波震动的信号并转换为电压信号；

信号调理电路，由检波器输出的信号经过信号调理电路后以适应∑-ΔADCLK模块对电平的要求；

SPI串行总线，传输∑-ΔADCLK模块产生的模拟信号给分布式采集主控单元STM32；

分布式采集主控单元STM32，接受SPI总线上的数据并存储于SOPC中；

温补晶振TCXO，为系统提供准确的时钟信号；

SOPC，采用TF卡，用于存储采集的数据；

辅助电源电路，包括电源变换模块和镍氢电池，为分布式采集站供电；

GPS模块，对分布式采集站校验时钟进行同步；

24位∑-ΔADCLK模块，将调理后的信号转化为模拟信号，传输给SPI总线；功能按键、状态显示模块，分布式采集站采集功能按键按下后，开始采集数据，状态显示模块实时显示分布式采集站的工作情况。

作为本发明的一种改进，所述信号调理电路中采用了程控放大器进行阻抗匹配和信号的程控，所述信号调理电路上设有低通滤波器、带阻滤波器和屏蔽罩。低通滤波器达到滤除自然界干扰，加入带阻滤波器和加上屏蔽罩减少公平干扰和自然界中的电磁噪声。

作为本发明的一种改进，所述分布式采集站还包括电池电压检测模块。电池电压检测模块用来检测电池的电压，若电压过低，分布式采集站的指示灯会提醒操作人员电量不足。

作为本发明的一种改进，所述分布式采集站还包括网络通讯接口，用于主控机和分布式采集站的通讯。

一种上述的分布式槽波地震勘探系统的勘探方法，其包括以下步骤：

(1)GPS授时、主机参数配置：系统启动后，各分布式采集站、震源触发记录仪和主控机先在井上由GPS模块分别校验时钟进行井上同步，操作人员对系参数进行配置；

(2)主控机发出信号：主控机通过网络通讯接口对分布式采集站、震源触发记录仪发出信号；

(3)分布式采集站接受信号：分布式采集站通过网络通讯接口接收到信号，并设置好参数；