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多道地震探测系统MCCT

多道地震探测系统MCCT

 

原理与方法

本系统利用层析成像(Computerized Tomography, CT)原理进行研发,根据层析成 像技术所使用的射线源不同,又可分为弹性波CT槽波CT电磁波CT和电阻率CT等。其中 弹性波CT和槽波CT精度最高,应用范围最广,本系统正是基于射线理论的弹性波透视系统。

应用弹性波CT技术可以准确检测煤岩等目标体内部的波速分布和吸收系数分布,通过波 速(或者吸收系数)与强度的对应关系,可以定量地确定目标体的缺陷构造以及缺陷的分布形 态。应用槽波技术主要用于井下精细探测煤层的不连续性,并可判断煤层压力的相对变化。

本系统采用先进的设计建模技术和快速射线追踪算法来进行图形成像,由于成像剖面上各 点的波速并不相等,特别是当各点之间波速(即异常伸界面波阻抗)变化差异较大时,首波传播 路径会发生明显的弯曲因此基于射线追踪的CT成像能更准确描绘出异常体的构造。

系统特点

◎系统由多个主机、多个分机和多个检波器组合成多道分布式系统;

◎具有远程升级功能;

◎采用专用模拟-数字抗干扰设计,实现强干扰中微弱有效信号的采集;

◎适用于多种地矿勘探、多种地震数据信号采集;

◎对矿井回采工作面内地质构造进行精细探测;

◎进行纵波勘探、横波勘探、纵横波联合勘探,亦可进行槽波和面波勘探;

快速高精度弹性波CT成像;

◎探测工作面面宽300米以上。

 

应用领域

◎多波多分量地震勘探,多波联合勘察,槽波地震勘探,瑞雷波勘探等

◎对矿井采煤工作面内部地质结构(采空区、断层、陷落柱等)进行精细探测CT成像) 用于煤体结构和煤层厚度变化的探测

◎对工作面内富含瓦斯和富含水带进行有效评价

◎探测煤层的不连续性,并可判断煤层压力的相对变化

系统主要组成

主机

振动传感器

采集器

 

主机技术指标

系统参数:

防爆类型

矿用本安型设备,防爆标志ExialMa

系统配置

1台主机,2台或2台以上分机

数据传输

有线传输或无线传输可选

传输速率

960Kbps

信号处理

模拟滤波、数字滤波及DSP数字处理

通道数

1~6道,可扩展

工作时间

连续工作时间  6小时

工作温度

0~+40

探测距离

锤震80m以上,炮震150m以上

使用环境

允许在有瓦斯、煤尘的矿井中使用

主机规格:

微处理器

ARM12+FPGA+SOPC嵌入式处理器

操作平台

嵌人式操作系统

256MB

储容量

16GB可扩展

显示屏

7.0英寸宽屏高分辨率TFT液晶屏

操作界面

按键+触摸控制

通讯口

1个RS485□和1根天线

276mm x227mmx98mm

2.3Kg

 

分机规格:

微处理器

ARM8+FPGA+SOPC嵌入式处理器

操作平台

嵌人式采集操作系统

32MB

通讯口

1个RS485□和1根天线

通道数

标配1~3道可扩展到4

模数转换

精度24位,转换率125Ksps

采样方式

行同步采集,即时、延时、超前采样

采样间隔

8us16us 8usxn (n=1x 2、...)

采样延时

0us10us 10usxn (n=0x 1、...)

记录长度

512点~16384点可选

超前长度

512点~16383点可选

前放增益

2nn0234567)

频率响应

0.5Hz ~20000Hz

动态范围

132dB

触发方式

内或外触发、短或断触发、友爆机触发

-90dB

检波器

单、二、三分量速度或加速度传感器

75mm x 75mm x85mm

0.5kg

 

应用实例(一)

现场施工

该施工案例为探明山东省某矿31104综采工作面內是否存在隐伏断层。沿上下顺槽俩侧 布置测线,上顺槽放炮,下顺槽接收;下顺槽放炮,上顺槽授收。


 

观测系统

沿31104工作面靠近停采线一端每隔140m划分为1个块段,上下顺槽分别布置测线,接 收道24道,道距6m;炮点距70m,设计每个块段上下顺槽各放5炮,计10炮。实际施工4个块 段,共计40炮。

探测结果

探测区域顶底板岩层的速度范围1500m/s-5000m/s,变化范围较大。0~400m范围绝大 部分区域速度大于3000m/s,顶底板岩层基本正常,裂隙不发育,不存在落差大于3m的断 层。在400~560m范围,顶底板岩层的速度约1500m/s左右,速度偏低,表明煤岩层裂隙发 育,对照地质资料,速度低值区正好与工作面中一小的向斜位置对应,是由褶曲运动造成煤 岩层裂隙发育。工作面回采到该位置要注意煤层顶板的维护。

应用实例(二)

现场施工

该施工案例为探明山西焦煤汾西矿业(集团)河东公司某矿2104综采工作面内是否存在隐 伏断层,沿胶带巷和轨道巷两侧布置测点,胶带巷放炮,轨道巷接收;轨道巷放炮,胶带巷接 收。

观测系统

沿2104工作面靠近切眼一端每隔120m划分为1个块段(共11块段),胶带巷和轨道巷两侧布 置测点,接收道24道,道距5m;炮点距60m,设计每个块段各放3炮,计33炮。

探测结果

探测区域顶底板岩层的速度范围1000m/s~5000m/s,此次CT成像反演设置波速范围为 2600m/s~4000m/s,从探测成果图可以看出该工作面地震波速度主要分布在3200m/s~ 3600m/s,局部出现波速偏低,表现为低速异常区。如图中四个异常点,速度在3000m/s~ 3200m/s区间内,波速偏低,对照地质资料与工作面中揭露的断层位置相符。图中高速异常带 推测为由岩体嵌入,在回采过程中应给予关注。

 

 

 

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