一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统及其实现方法与流程

本发明涉及采煤工作面震法勘探，特别是指一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统及其实现方法。

背景技术：

1、地震槽波勘探属震法勘探，包括透射法和反射法，在煤层厚度变化、断层构造等矿井隐蔽致灾地质因素探查方面独具优势，近年来国内在地震槽波勘探技术基础研究和工程应用方面发展较快。地震槽波勘探是在煤矿井下工作面两侧（透射法）分别布置检波孔和炮孔，通过矿用乳化炸药激发地震槽波，根据不同位置检波器接收槽波信号的时间和炮检距，计算槽波波速，通过ct成像和速度与煤厚拟合计算工作面内部煤层厚度；或在工作面同侧（反射法）布置检波孔和炮孔，通过时深转换和共中心点叠加，探测断层位置和落差的方法。

2、地震槽波的传播速度比较快，一般在800～1200m/s之间，槽波波速计算精度受到槽波旅行时的控制，为了准确探查煤层厚度和地质构造位置，需要提高槽波旅行时的准确性。以往煤矿爆破采用普通电雷管，利用电流激发，在开展地震槽波勘探时，通常需要将地震槽波勘探设备与煤矿井下放炮装置相连接，将电雷管的激发电流转化为触发信号，打开地震信号采集系统数据采集信道，采集信道打开时间与雷管爆炸时间基本同步（这种方法受到电雷管个体延期时间不一致的影响，略有误差）。但是由于目前煤矿井下爆破已经普遍使用数码雷管，采用信号激发代替了原有的电流激发，数码雷管激发信号电流较小，不足以转化为地震信号采集系统的触发信号，造成地震槽波勘探设备无法触发，致使槽波勘探工程停滞。

3、为了解决上述问题，需要研发新的地震勘探触发方法和装置，以适应无电流触发的爆破震源，且方法和装置应具有实时性、可控性、稳定性、操作简便等特点。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术中存在的问题，提出一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统及其实现方法。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，包括：震源、地震信号采集系统、地震信号采集可控同步触发装置；

4、所述震源为电子数码雷管，用于发出地震信号，需要说明的是，本系统所说的震源也可以采用普通的雷管，并且雷管的性质和型号对信号对信号采集并无影响；

5、所述地震信号采集系统包括检波器、采集站和中心站，所述检波器接收地震信号并产生模拟信号，并将该模拟信号传送至所述采集站，所述采集站将模拟信号转换为数字信号发送至所述中心站；所述中心站还可向所述采集站发送出发指令；

6、所述地震信号采集可控同步触发装置放置在震源附近，所述地震信号采集可控同步触发装置包括震动模块、高电平驱动开关模块、短路触发模块，所述震动模块接收震源产生的振动，所述震动模块通过高电平信号输出线路与所述高电平驱动开关模块连接，所述高电平驱动开关模块通过短路输出线路与短路触发模块连接，所述短路触发模块通过触发信号传输总线与所述地震信号采集系统的中心站连接。

7、优选的，所述地震信号采集可控同步触发装置内部模块采用跳线连接，所述地震信号采集系统内部信号传输以及其与地震信号采集可控同步触发装置之间的信号传输线路为导电性好的自愈合绝缘外皮双绞线。

8、优选的，在所述地震信号采集可控同步触发装置中，还包括电源，所述震动模块为高电平输出振动传感器，所述高电平驱动开关模块为光耦隔离式电磁继电器，所述电源、所述高电平输出振动传感器、所述高电平驱动开关模块、所述短路触发模块均安装在外壳内，所述外壳上设置有振动信号接收窗，所述高电平输出振动传感器靠近所述振动信号接收窗，所述电源为所述高电平输出振动传感器、所述光耦隔离式电磁继电器供电；所述高电平输出振动传感器的高电平输出引脚通过高电平信号输出线路连接所述光耦隔离式电磁继电器的高电平输入引脚，所述光耦隔离式电磁继电器的两个常开端口通过短路输出线路连接所述短路触发模块，所述短路触发模块的输出端口连接触发信号传输总线，触发信号传输总线另一端与所述中心站连接。

9、优选的，所述电源为带有开关的电源，且所述电源的输出电压为5v。

10、优选的，所述高电平输出振动传感器内置可调电阻，能调整所述高电平输出振动传感器启动的振动阈值，以屏蔽杂音；所述震动模块在近端接收高于触发阈值的震动，所述高电平输出振动传感器的输出端口在震动超过设置的阈值后输出高电平。

11、优选的，所述光耦隔离式电磁继电器内置有光电耦合器，所述光电耦合器将所述光耦隔离式电磁继电器与所述高电平输出振动传感器隔离，防止互相干扰。

12、优选的，所述短路触发模块对短路输出线路进行实时监测，接受短路触发信号，并通过触发信号传输总线向所述中心站发送触发信号。

13、优选的，在所述地震信号采集可控同步触发装置内，利用环氧灌封胶对内部电子元件进行灌封，以保证电子元件的密封性。

14、优选的，所述外壳采用3mm厚度的透明亚克力材质制成。

15、一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的实现方法，其特征在于：

16、所述地震信号采集可控同步触发装置安装在震源附近，并将其与所述地震信号采集系统的所述中心站连接；震源起爆后产生地震波，所述地震信号采集可控同步触发装置内部的所述高电平输出振动传感器在靠近震源的近端接收高于阈值触发的震动后，输出高电平至所述光耦隔离式电磁继电器使其闭合短路，所述短路触发模块在检测到短路信号时向所述中心站发出触发信号；与此同时，所述中心站向所述采集站发出触发指令，所述采集站打开数据采集通道，所述采集站打开数据采集通道的时间与所述震源起爆的时间同步；接收所述检波器检测到的远端地震信号后产生的模拟信号，所述采集站将模拟信号进行模数转换形成数字信号并将其传送至所述中心站。

17、本发明的有益效果是：在地震槽波勘探中，电子数码雷管起爆激发地震信号的瞬间，触发装置能够同步触发地震信号采集系统以打开数据采集信道，从而准确获取地震信号的旅行时，精确计算地震槽信号传播速度，解决了地震槽波勘探中，爆破震源采用电子数码雷管替代传统电雷管后，不能产生电流同步触发地震信号采集系统的问题；

18、同时，本方法和装置仍可应用于普通电雷管爆破的地震槽波勘探工程，且地震信号采集不受普通电雷管延迟误差影响，该方法与装置对煤矿地震槽波勘探技术应用具有重要意义。

技术特征：

1.一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于，包括：震源、地震信号采集系统、地震信号采集可控同步触发装置；

2.根据权利要求1所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：所述地震信号采集可控同步触发装置内部模块采用跳线连接，所述地震信号采集系统内部信号传输以及其与地震信号采集可控同步触发装置之间的信号传输线路为导电性好的自愈合绝缘外皮双绞线。

3.根据权利要求1所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：在所述地震信号采集可控同步触发装置中，还包括电源，所述震动模块为高电平输出振动传感器，所述高电平驱动开关模块为光耦隔离式电磁继电器，所述电源、所述高电平输出振动传感器、所述高电平驱动开关模块、所述短路触发模块均安装在外壳内，所述外壳上设置有振动信号接收窗，所述高电平输出振动传感器靠近所述振动信号接收窗，所述电源为所述高电平输出振动传感器、所述光耦隔离式电磁继电器供电；所述高电平输出振动传感器的高电平输出引脚通过高电平信号输出线路连接所述光耦隔离式电磁继电器的高电平输入引脚，所述光耦隔离式电磁继电器的两个常开端口通过短路输出线路连接所述短路触发模块，所述短路触发模块的输出端口连接触发信号传输总线，触发信号传输总线另一端与所述中心站连接。

4.根据权利要求3所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：所述电源为带有开关的电源，且所述电源的输出电压为5v。

5.根据权利要求3所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：所述高电平输出振动传感器内置可调电阻，能调整所述高电平输出振动传感器启动的振动阈值，所述震动模块在近端接收高于触发阈值的震动，所述高电平输出振动传感器的输出端口在震动超过设置的阈值后输出高电平。

6.根据权利要求3所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：所述光耦隔离式电磁继电器内置有光电耦合器，所述光电耦合器将所述光耦隔离式电磁继电器与所述高电平输出振动传感器隔离。

7.根据权利要求3所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：所述短路触发模块对短路输出线路进行实时监测，接受短路触发信号，并通过触发信号传输总线向所述中心站发送触发信号。

8.根据权利要求3所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：在所述地震信号采集可控同步触发装置内，利用环氧灌封胶对内部电子元件进行灌封。

9.根据权利要求3所述的基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统，其特征在于：所述外壳采用3mm厚度的透明亚克力材质制成。

10.如权利要求1~9任一项所述的一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的实现方法，其特征在于：

技术总结
本发明提出了一种基于电子数码雷管的地震信号采集可控同步触发的系统及其实现方法，在震源起爆后，由震动模块在近端接收到高于触发阈值的振动信号后，输出高电平至高电平驱动开关模块使其闭合短路，短路触发模块在检测到短路信号时向中心站发出触发信号，此时，中心站向采集站发送触发指令，采集站打开数据采集信道，接收由检波器检测到远端地震信号后产生的模拟信号，并将模拟信号进行模数转换，形成数字信号传送至中心站。本发明在近端固定位置接收振动信号，通过电子元件无延迟转化、传送触发信号，能够确保采集的地震信号旅行时准确，操作简便易行，可靠性强，能够满足采用各种类型和规格的雷管作为震源的地震槽波勘探工程信号采集要求。

技术研发人员：金明方,姚小帅,李松营,张万鹏,仇念广,李庆斌,赵红利,杨晓,秦晓峰,冯飞,李海江,柴锡军
受保护的技术使用者：河南能源集团研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15