一种新型人工震源的制作方法

本实用新型涉及矿物勘查技术领域，特别是一种人工震源。

背景技术：

在地震学中，震源是地震发生的起始位置，断层开始破裂的地方，震源向上在地球表面上的垂直投影称为震中。震源是地震能量积聚和释放的地方，有一定大小的区域，又称震源区或震源体。地震分为天然地震和人工地震两大类，其中人工地震是由人为活动引起的地震，人为因素引起的地震的震源称人工震源，人工震源通常应用在地震勘探中，即利用人为因素引发的地震去探测地下地质体的特征。

人工震源分为两类：一类为炸药震源，另一类为非炸药震源。而在地震勘探工作中，多年以来一直采用各种炸药作为震源，其中效果较好的是三硝基甲苯，即TNT炸药，它具有强大的爆炸能力，安全性能好；当然也可采用硝铵炸药，其安全性能更好，但其它性能比前者差。炸药震源有宽广的频谱，适于高频(大于80周／秒)、中频(15—80周／秒)、低频(6—15周／秒)的地震勘探。炸药的能量并不能全部用在地震勘探所需要的有效波上，大部分消耗于使周围介质破碎或形成永久形变，部分则作为地震干扰。特别是在干燥疏松岩石中爆炸时，有效能量更低；只有在水或含水的可塑性介质中爆炸时，才能得到良好的地震效果。

近年出现的非炸药震源正逐步地代替炸药震源，非炸药震源的代表有锤击震源、电磁震源和电火花震源。

锤击震源对环境污染小、激发可控、抗干扰性强，可根据不同探测目标使用不同的锤击震源。如桥梁、工件的无损检测需要专用小锤，保证激发的频率足够高，分辨率足够大；探测目标为地下几米到几十米的空区、松散层时，需要使用大锤；当探测深度达到百米级，探测目标为储层、地层分布时，则需要使用大型夯击震源。尽管锤击震源应用范围较广，但是其仅适合于对分辨率要求不高的场合，且能量消耗大，尤其不适合在山地区域作为震源使用。

电磁震源一般由控制箱和冲击锤两部分构成，是一种脉冲冲击震源，可用于100米以内的浅层地震勘探，特别是硬质路面。电磁震源激发的波频率丰富，不破损路面，不用打孔，相比于锤击震源来说，成本稍高，而且运输不如大锤方便，较适用于城市路面空洞探测、管线探测、防空洞探测、地铁选线等领域。

电火花震源是电能震源的一种，是利用电容器将所储藏的电能加到预先放置于水中的电极上，在极短的瞬间（微秒级）释放高压电（即放电），形成上万摄氏度的电弧，将水汽化，产生冲击压力波；但电火花震源仅能够在水中使用。

上述非炸药震源都存在一定的局限性，无法满足地震勘测的要求。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种新型人工震源，以满足不同场合的地震勘测要求。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种新型人工震源，包括柱形的外管，外管内同轴设置有自左至右分区设置为可燃气体舱段和氧气舱段的内管，可燃气体舱段和氧气舱段之间通过固定在外管内壁上的球阀连通或关断；所述可燃气体舱段对应外管的末端设置有向可燃气体舱段内输送可燃气体的气嘴；所述氧气舱段与外管内壁之间设置有穿过氧气管以向氧气舱段内输送氧气的间隙，对应该间隙的氧气舱段内管壁上设置有可燃气体和氧气混合后点燃用的点火器；所述氧气舱段末端设置有在爆破前密封氧气舱段、在爆破时打开以形成气流通道的膜片；所述可燃气体舱段与外管之间的间隙中还设置有控制球阀和点火器动作的控制器。

上述一种新型人工震源，所述可燃气体舱段内填充的可燃气体为甲烷，可燃气体舱段的内管直径与氧气舱段的内管直径相等，长度比例为1：2。

上述一种新型人工震源，所述外管的末端内壁上固定设置有连接环，所述可燃气体舱段的末端通过法兰与连接环固定连接；法兰与连接环之间设置有密封盖，所述气嘴穿设在密封盖的中心，气嘴通过螺母压紧在密封盖外端面上。

上述一种新型人工震源，所述密封盖与气嘴外壁之间嵌装有防止可燃气体外泄的O型密封圈。

上述一种新型人工震源，所述连接环上开设有用于穿过氧气管的过孔，氧气管依次穿过可燃气体舱段与外管间间隙、球阀座以及氧气舱段与外管间间隙后伸入到氧气舱段内腔。

上述一种新型人工震源，所述外管的前端通过螺栓固定设置有中心带气流喷出通道的密封端盖，所述膜片通过装夹在氧气舱段内管法兰与密封端盖之间的膜片卡座固定。

上述一种新型人工震源，所述密封端盖为锥形结构。

上述一种新型人工震源，所述膜片卡座为柔性材质。

上述一种新型人工震源，所述点火器通过灌装在通孔中的密封胶安装在氧气舱段管壁上。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型采用可燃气体，通过可燃气体舱段与氧气舱段的体积比例设计，可以保证可燃气体与氧气的充分燃烧，可燃气体与纯氧进行反应释放大量热量及气体达到爆轰的效果。本实用新型在可燃气体与氧气在注入过程中不混合，待注入气体完成后，再开始混合，混合一定时间后再进行点火，保证了操作过程的安全可靠；通过控制向氧气舱段和可燃气体舱段输送的气体压力，可以控制震源的频率，以满足不同场合的地震勘测要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1、连接环，2、密封盖，3、氧气管，4、氧气舱段，5、外管，6、O型密封圈，7、气嘴，8、螺母，9、可燃气体舱段，10、球阀，11、点火器，12、密封端盖，13、膜片卡座，14、膜片，15、控制器，16、密封胶。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种新型人工震源，其结构如图1所示，包括柱形的外管5，外管内同轴设置有两根内管，内管与外管之间设置有间隙，两根内管之间通过固定在外管内壁上的球阀10连通或关断；对应外管末端的内管为可燃气体舱段9，对应外管前端的内管为氧气舱段4，可燃气体舱段的内管直径与氧气舱段的内管直径相等。本实用新型中，可燃气体采用甲烷，因此可燃气体舱段的内管与氧气舱段的内管长度比例设置为1：2。

外管5的末端内壁上固定设置有连接环1，可燃气体舱段的末端通过法兰与连接环1固定连接；法兰与连接环1之间设置有密封盖2，密封盖2的中心穿设有气嘴7，气嘴通过螺母8压紧在密封盖外端面上，气嘴通过气管连通甲烷气源后向可燃气体舱段内输送甲烷气体。为防止甲烷气体外泄，本实用新型在密封盖与气嘴外壁之间嵌装了O型密封圈6。

连接环1上开设有过孔，氧气舱段4与外管内壁之间的间隙中设置有氧气管3，氧气管3的一端穿过过孔后通过气管与氧气源连通，氧气管的另一端依次穿过可燃气体舱段与外管间间隙、球阀座以及氧气舱段与外管间间隙后伸入到氧气舱段内腔，用于向氧气舱段内输送氧气。

外管的前端通过螺栓固定设置有中心带气流喷出通道的密封端盖12，膜片14通过装夹在氧气舱段内管法兰与密封端盖12之间的膜片卡座13固定；其中膜片14在爆破前密封氧气舱段、在爆破时打开气流通道。本实用新型中，密封端盖为锥形结构，膜片卡座为柔性材质制作，以保证膜片能够在爆破瞬间在气流作用下顺利脱落，释放高压、高热气流。

本实用新型氧气舱段管壁上设置有点火器11，点火器11通过灌装在通孔中的密封胶16安装在氧气舱段管壁上，用于点燃混合后的甲烷气体和氧气。在可燃气体舱段与外管之间的间隙中还设置有控制器15，用于控制球阀10动作和点火器11点火。

本实用新型使用时，分别通过气管连接氧气管和氧气源以及气嘴和甲烷气源，然后按照相同压力同时向可燃气体舱段内注入甲烷气体、向氧气舱段内注入氧气，压力控制在25大气压下，气体注入完毕后通过控制器控制球阀打开，两种气体充分混合，待混合3小时后，通过控制器控制点火器点火，点然后的混合气体充分燃烧，产生高热、高强气流冲破膜片通过气流通道释放，从而达到人工震源的效果。

当然，本实用新型内管中气体的压力可根据震源频率要求进行设定，做到有效可控，满足不同地震勘测的要求。同时，可燃气体也可以采用其他可燃气体，此时应同时改变可燃气体舱段与氧气舱段的体积比例，以保证可燃气体与氧气的充分燃烧。