地震观测论文范文

地震观测论文范文（精选9篇）

地震观测论文 第1篇

地震预测:是指在具备有高精度地震测试仪器的前提下, 自然地震的预测不再是依靠人的估计和推测, 完全是依靠科学测试仪器, 测试测量出在正常的情况下地球运动对各监测点所产生的微振动加速度的范围 (即:微振动震谱) , 给出地震发生的阈值 (即:预警值) , 只有具备了这样功能的测试仪器, 才能实现对地震的预测。

地震预报:目前应该分为两种预报过程。1) 根据各监测点对测试仪器制定出地震发生的阈值为标准, 对超出地震发生的阈值信号进行了正确的判断, 称为仪器的功能预报;2) 根据各监测点预测出的结果, 由主管职能部门把地震发生的前兆信息发布给千家万户, 称为职能预报。

由于自然地震的发生是没有规律性的, 随机性非常大, 在没有高精度监测仪器的前提下, 预报的标准根本就无法确定, 而且每次地震震级的大小事先是无法预测的, 只是靠人的估计和推测对地震进行预报, 显然这种预报的说法是没有根据的, 可信度也是无法保障的, 反而起到了误导的作用, 因为不知道以谁的估计和推测为准, 所以地震知识百问百答中的“地震预报三要素”和“地震预报按时间尺度的划分”说法是没有科学依据的。

做好地震的预报工作, 首先应该对地震的知识和地震的波形有一定的了解和认识, 自然地震的发生, 与该地方的地质构造及土质情况有关, 与震源的深度及振动量的大小有关, 与自然地震测试仪器地震计的摆放位置及实际的地震震源中心的距离有关, 而且每一次地震发生的地点、时间、震动的波长及震幅都是不一样的, 这么多的不确定因素在内, 地震的预报完全是依靠地震的测试仪器, 而绝非是靠人的估计和推测能做得到的。对于地震测试仪器来说, 首先应该有预测地震发生的能力, 能测试出微振动震谱, 根据微振动震谱制定出预警阈值, 这样能起到对自然地震的预报作用。至于地震震级的大小应该是无法同时预报的, 因为地震波是看不见摸不着的, 只能是在地震发生过后测试仪器才能测试测量出地震的震级的大小。从地震预报的意义上来说:只有准确地预测预报出有地震的发生, 地震的预报对防震减灾工作才有真正的现实意义。对于地震的发生具体能提前多少时间预测预警预报, 取决于地震测试仪器的精确度和各监测网络布局的分析指挥系统。每一次自然地震的发生, 其震动冲击波传播到地表面总是有个传播的时间过程, 绝不会一下子就天塌地陷, 一般高频冲击波传播的速度比较快, 这个传播的过程就给地震的监测工作带来了预测预警预报的机会。

例如一些动物:鼠类、蛇类、蛙类对自然地震发生的前兆都是有反应, 这就说明它们感觉器官对地震波的敏感程度, 比目前自然地震监测仪器的传感器精度还要高。到目前为止自然地震监测领域采用的地震监测仪器对地震的发生总是迟报, 对提前预测预警预报一直无法实现, 其主要原因是该领域的地震“观测仪器”和“强震仪器”在设计思路和计量检测的标准上存在问题:目前整个行业领域内的地震传感器都是按低频正弦波频率来进行检测标定的, 地震的“强震仪器”最高频响范围为15Hz, 地震的“观测仪器”有效频响范围为50Hz, 这种频响范围的监测仪器在该领域都称得上是超宽频的测试仪器了。实际上这种频响范围的测试仪器在电子测试仪器中应该属于超低频测试仪器, 其传感测试的精确度为10%都很难达得到。设计的测试仪器是要对自然地震波进行测试, 首先应该清楚地认识到地震波传播到地表面的波形不是正弦波频率, 实际上地震波传播到地表面是一种不规则的冲击脉冲波, 冲击脉冲波所含有的高频偕波成分非常丰富, 脉冲波是以脉冲的宽度、时间周期来定义的, 地震波应该是以冲击脉冲的波长时间来定义, 不应是以频率为单位来定义的, 地震震级的大小应该是根据震动的加速度震幅和震动的波长时间来确定, 所以用低频正弦波频率的传感器作为地震监测观测的传感使用, 是不恰当的, 也是不正确的。采用低频正弦波频率的传感器作为地震监测观测的传感使用, 其测试的结果, 可根据中国地震局提供的一组三种监测仪器记录下来的地震波形图来进行分析和解读:

从上述的波形图可见, 三种地震的波形最前段的直线部分, 表明此时传感器无输出, 输出值为零 (即:停机状态) , 这是因为当强烈地震发生时传感器的敏感器件受到地震波的冲击所导致停机现象, (此现象完全可以通过计量测试手段直接来进行求证) 。中段部分反映的波形是高频自激振荡波形, 是传感器受到强烈地震波的冲击过后而产生的高频自激振荡波形, 绝不是真实的地震波形。从振荡的波形图来看, 目前行业领域范围内的地震计最高有效传感频响范围仅有50Hz, 其测试的波形却超出了测试仪器本身的频响范围, 已经违背了测试仪器的测试计量规则。有关行业领域内地震计的技术指标:“参考文献”《几种地震计的种类、工作原理及技术指标》。通过对地震波形图的分析解读, 说明了自然地震的前兆完全可以利用测试仪器来实现预测预报的工作, 只是因为该行业领域的地震测试仪器的精度太低、测试的频响范围太窄, 此类测试仪器到目前为止应该是从未获得过真实的地震波形图, 这是不能预测预报的根本原因。

当务之急, 要使地震测试仪器真正发挥出防震减灾的作用:就必须要提高地震传感器的精确度和频响范围, 这两项技术指标是考核衡量测试仪器质量的重要标准;必须要提高测试仪器的计量检测标准, 制定使用周期, 定期送检, 完善计量标准传递制度, 确保测试仪器使用的可靠性;地震测试仪器必须要具备能测试测量出微振动震谱的功效, 依据微振动的震谱设定地震预测的阈值, 充分利用网络通讯等技术手段, 才能实现随时随地有测试、测量和预测、预警、预报的作用, 这样才能达到预期的最佳效果。

摘要：目前自然地震监测领域对地震的发生总是迟报, 其主要原因是该领域的地震“观测仪器”和“强震仪器”在设计思路和计量检测的标准方面存在问题。整个行业领域内的地震传感器都是按低频正弦波频率来进行检测标定的, 实际上地震波传播到地表面是一种不规则的冲击脉冲波, 冲击脉冲波所含有的高频偕波成分非常丰富, 所以用低频正弦波频率的传感器作为地震监测观测的传感使用, 是不恰当的, 也是不正确的。

关键词：地震,监测,观测,仪器,迟报

参考文献

[1]地震知识百问百答: (二) .中国地震局, 2008-05-01.

[2]地震常见问题解答.中国地震局, 2012-04-26.

[3]几种地震计的种类、工作原理及技术指标.百度文库网站, 2011-07-03.

地震观测论文 第2篇

地震电磁辐射与地震预报的观测实验研究

作者参加了30多年的地震电磁辐射观测实践和震例研究,总结了中国地震电磁辐射信号在频率域、时间域和空间分布的`特性.为了探索地震电磁辐射的物理机制,作者做了一系列的岩石破裂实验研究(室内和野外实验).企图模拟在观测实践中出现的各种现象和岩石破裂不同阶段产生电磁辐射信号的机理.

作 者：钱书清 Qian Shuqing 作者单位：中国地震局地球物理研究所,北京,100081刊 名：国际地震动态英文刊名：RECENT DEVELOPMENTS IN WORLD SEISMOLOGY年，卷(期)：“”(7)分类号：P315.72+1关键词：地震电磁辐射 地震短临预报 物理机制 岩石破裂实验

地震监测设施和观测环境的保护 第3篇

地震监测工作是保护人民生命财产安全，服务于经济建设、国防建设和社会发展的公益事业。加强地震监测设施和地震观测环境的保护，是保证地震监测台网正常运行的先决条件。苏州地处长三角地区，经济和社会治安相对比较好，但还是无法避免这种由于所在地区拆迁引起的地震设备破坏。因此，根据《地震监测管理条例》（国务院409号令）进一步明确了政府及有关部门的职责，具体细化各类地震监测台网环境的管理权限，强调在地震观测环境的保护范围内建设工程项目规划、审批制度，切实加强地震监测设施和地震观测环境的保护，是迫切需要的，也是保障我国经济建设可持续发展所必须的。

一、地震监测设施和观测环境存在的主要问题

地震科学是与观测密切相关的科学，准确、及时、连续、可靠的地震监测资料是进行地震科学预报的基础。目前，我国已建立国家、省、市县四级地震监测台网，为我国的防震减灾事业提供了有力的保障，但随着社会经济的高速发展，地震监测设施及地震观测环境频频遭受干扰、破坏的问题一直困扰着地震工作部门。如何建立长效机制，既依法保护地震监测设施和地震观测环境，又服务于当地经济建设发展大局，是摆在地震工作者面前的一个重要课题。

二、地震监测设施和观测环境遭受干扰和破坏问题的根源

（一）经济快速发展干扰源增多

20世纪90年代后期，特别是近几年来，我国经济建设的迅猛发展和城镇化进程加快，新建重点工程、工业项目逐年增加，许多原来地处偏僻的台站逐渐成为城镇边缘，甚至被城镇包围，地震台站观测环境受到破坏的情况时有发生，台站正常观测受到越来越严重的威胁。受干扰台站的观测资料精度急剧下降，甚至部分台站被迫搬迁，积累几十年的台站资料无法保持连续，严重影响了数据在监测预报等研究工作中的使用。如20世纪90年代初期，武乡地震台因修建武墨铁路而进行了台站搬迁，1997年利用铁路赔偿款新建了长治测震模拟台网，但到了2005年，该台网又因市城建开发改造而被迫再次搬迁，前后时间不足10年。如漫水观测站，随着饮用矿泉水的兴起，在其周围一度建起4座矿泉水厂，除这些固定的干扰源外，近几年当地新建的一些工业项目以及修建公路等也都从此处临时取水，这些都给漫水观测站的观测环境带来严重影响。可以说，地震观测环境遭受破坏的次数与当地的经济发展速度有关。在经济快速发展的同时，干扰源越多，影响和破坏地震观测环境的现象也相对较多。

（二）法律意识淡薄

一些地区地震监测设施遭受破坏的情况主要是设施被盗。由于地震观测站大部分位于乡村僻野之所，无人值守，台站保护存在一定的难度，再加上有些村民法律意识淡薄，为贪图一己之利，便对监测设施进行偷窃。如一些村民偷窃子台的天线安装在家做电视天线。部分数字台的电缆和光缆被偷窃过。失窃成为地震监测设施保护面临的又一大问题。

三、地震监测设施和观测环境保护与可持续发展的关系

可持续发展这一概念，是由挪威前首相布伦特兰夫人提出的。她指出，我们的发展要保持公平性、持续性和共同性。公平性就是要保证资源的公平分配，兼顾当代和后代的要求，当代的发展不能以牺牲后代的利益为代价；持续性就是以保持地球自然系统为基础的、持续的经济发展模式；共同性就是达到人类与自然的和谐并存。

解决地震监测设施和观测环境遭受干扰和破坏的问题，首要工作是正确处理经济发展与地震监测设施和观测环境保护的关系，协调和缓解彼此之间所存在的矛盾，不能只片面强调经济发展，而放任地震监测设施和观测环境遭受干扰和破坏的恶化；也不能单纯追求优质地震监测设施和观测环境而降低经济的增长速度。地震监测设施和观测环境的可持续发展，不仅是个技术性问题，而且是关系到今后的经济结构化、布局合理化、资源能源有效利用等社会经济发展的重大问题。因此，在发展中必须采取一切手段来协调经济发展与地震监测设施和观测环境的关系。在保持地震监测设施和观测环境良好这个大前提下，一方面促进经济的发展，另一方面推进地震监测的建设，才能真正达到可持续发展的终极目标。

四、地震监测设施和观测环境可持续发展的对策

台站观测环境是台站赖以生存和发展的重中之重，在观测环境日益受到破坏的今天，既要服务于当地经济建设大局，又要采取有效措施切实保护台站观测环境、保障监测工作正常开展，从而确保防震减灾事业可持续发展。为了解决地震监测设施和观测环境遭受干扰和破坏的问题应采取以下对策：

（一）提高认识，加强领导

从保护人民生命财产安全和保障国民经济可持续发展的高度充分认识，保护地震监测设施和观测环境的重要性和紧迫性，形成主管领导亲自抓、承办部门具体抓、市县两级齐抓共管的管理局面，并积极同当地人民政府和公安部门进行协调与沟通，争取各方面的支持，以政府公告和联合公安机关发文的形式，统一领导和部署该项工作。

（二）严格执法，强化管理

针对地震观测环境受干扰的问题，主要采取以地震行政执法为主，以当地政府协调为辅的原则加以解决。在坚守法律的原则上，加强与建设单位的协调和沟通，既考虑到当地的经济发展，也照顾到地震觀测环境的要求，通过这种执法为主，协调为辅的方式，顺利解决观测环境受干扰问题；针对地震监测设施保护方面存在的问题，首先，加强台站的自身管理，对一些位置偏僻、容易发生被盗现象的台站，雇佣当地村民，加强对台站的看管。其次，加强宣传教育，在台站周围喷涂依法保护地震监测设施和地震观测环境的宣传标语，设立警示标志，以对违法行为起到震慑作用。通过以上措施，监测设施被盗现象将会得到一定程度的制止。

五、对地震监测设施和观测环境工作的建议

地震监测工作是保护人民生命财产安全，服务于经济建设、国防建设和社会发展的公益事业。加强地震监测设施和地震监测环境的保护，是保证地震监测台网正常运行的先决条件。

（一）加强县级地震机构建设、发挥县级地震机构的基层作用是依法保护地震监测设施和观测环境的基础

虽然有些地方已将地震监测设施和观测环境保护范围内的建设工程审批列入行政审批事项，但由于台站大都位于偏远地区，市地震局对全市完全监管难度较大。在违法案件发生后，虽然积极进行地震行政执法，纠正了违法行为，但毕竟已对观测环境造成了影响，使资料的连续性可靠性无法得到保证。因此，要真正做到事前预防，必须进行监管关口前移，充分发挥基层的管理作用，加大地震监测设施和观测环境保护范围内建设工程的审批力度，只有健全县级地震工作机构，建立长效机制，才能从源头上真正杜绝违法案件的发生。

（二）严格执法、文明执法是依法保护地震监测设施和地震观测环境的关键

《中华人民共和国防震减灾法》《地震监测管理条例》等法律法规的颁布实施，为地震监测设施和观测环境保护提供了充分的法律依据。面对违法案件，首先要敢于执法、严格执法，同时，在具体执法过程中，要善于执法，文明执法，切忌态度生硬，既要维护法律的尊严，又要考虑实际情况。如一些地震局在处理环境干扰等案件中发现，大部分当事人由于缺乏相关知识，即使在事实面前，也不承认自己违法，在这种情况下，工作人员没有简单地一罚了之，而是针对他们的行为进行了地震监测的重要性和法律义务的讲解，使当事人自己得出违法结论，同时积极帮助他们设计改造方案。在执法过程中更多强调的是沟通交流，既保护了观测环境，又维护了当事人的利益，从而使问题得到圆满解决。

（三）地震监测台网的长远规划是依法保护地震监测设施和观测环境的核心

地震分析预报工作主要来源于大量的观测数据，需要日积月累及连续可靠的资料才能摸索出一定的规律。因此，在监测台网的建设过程中，一定要有长远的统一规划。随着社会经济的不斷发展，今天的穷乡僻壤，可能是明天的繁华市镇，因此，台站建设一定要与当地的国民经济和社会发展规划相协调，尽可能有长远之计。否则，建起的地震台站观测环境遭受破坏，既给国家在人力、物力资源方面的投入造成浪费，又影响地震观测数据的连续，不利于防震减灾事业的发展。

（四）加大宣传力度是依法保护地震监测设施和地震观测环境的重要手段

知法是守法的前提，加大相关法律法规的宣传力度，形成良好的依法保护的氛围，是依法保护地震监测设施和地震观测环境的重要手段。由于台站保护涉及社会的方方面面，大家的权利和义务不尽相同，因此在宣传中要注重受众面的广度和深度，要注重宣传对象和宣传内容的有机结合，一要加强对各级政府领导的宣传，重点以地震形势的介绍和防震减灾科学决策为主要内容，提高各级政府领导的思想认识，求得领导对工作的重视和支持。二要加强对有关部门的宣传，主要以如何履行防震减灾法定职责、依法与地震部门共同做好台站保护方面为主要内容，求得他们对工作的配合和支持。三要加强对社会公众尤其是台站周边群众的广泛宣传，让广大群众了解地震监测台站的重要性，了解台站保护的相关法律要求，改变过去关起门来搞监测的做法，积极加强同社会的广泛交往，通过增加地震台站的社会认知度，让广大群众真正加入到主动保护台站的队伍中来。这一点非常重要，只有加大对社会的宣传力度，让社会公众了解法律规定，了解哪些行为会对地震监测设施和观测环境造成危害，才能从源头上避免或减少因无知而违法的现象，从而真正有效地保护地震监测设施和地震观测环境。

总之，随着我国经济社会的高速发展，地震监测设施和地震观测环境的保护将会面临严峻的考验，必须采取各项措施，积极应对挑战，真正从体制上、机制上寻求突破点，确保防震减灾事业可持续发展。

地震观测论文 第4篇

随着勘探开发日益向精细化发展, 油气勘探合的重点已逐渐转向小幅度构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏。窄方位角勘探面对这样的勘探任务已经有些力不从心, 于是万道地震仪应运而生.。客观需求、万道地震仪和数字检波器的应用以及小空间采集技术的出现, 都为采用宽方位角观测方式地震勘探创造了客观条件。

1 宽方位角理论分析

1) 宽方位角采集进行全方位观测, 可增加采集照明度, 获得较完整的地震波场;

2) 宽方位角采集可研究振幅随炮检距和方位角的变化、地层速度随方位角的变化, 增强了识别断层、裂隙和地层岩性变化的能力;

3) 炮检对的三维叠前成像轨迹是椭球, 宽方位角具有更高的陡倾角成像能力和较丰富的振幅成像信息;

4) 宽方位角地震还有利于压制近地表散射干扰, 提高地震资料信噪比、分辨率和保真度。

宽方位采集毕竟成本较高, 并不是每一个地方都适合, 真正需要做宽方位角采集的是地质前景看好、地层油气裂缝比较发育或岩性变化比较大的地区。利用好宽方位角覆盖对纵波地震数据检测垂直的或高角度裂缝的空间定向具有优越性, 从而可提高资料解释结果的精度。

三维宽方位角观测系统定义为横纵比大于0.5, 横纵比为最大非纵炮检距与最大纵向炮检距之比。当横纵比等于1时, 在最大纵向炮检距以内的炮检距方位角在0-360度均有分布;大于最大纵向炮检距的炮检距方位角随炮检距值增大而变窄。所以在宽方位三维设计时, 最大纵向炮检距要满足主要目的层勘探的需要。

2 三维地震宽方位角观测系统设计事例分析

(1) 三种观测系统方案对比分析

>基本论证参数

>方案一:观测系统:24L9S216T正交中间激发观测系统 (图1)

>方案二:观测系统:18L12S216T正交中间激发观测系统 (图2)

>方案三:观测系统:18L12S192T63o静态斜交中间激发观测系统 (图3)

对上述三种方案进行统计分析:方案一, 方位角最宽、炮检距分布最合理, 覆盖次数高达144次, 纵横向覆盖次数均为12;方案二比方案三炮检距分布合理些, 较大炮检距 (5000m以上) 要多些 (见图4) 。

以上三种观测系统横纵比等于1时, 不大于最大纵向炮检距的炮检距方位角在各个方位均有分布。方位角间距大小 (方位角密度) , 取决于空间采样密度, 即由道距、检波线距、炮点距、炮线距。方案一接收线距小于其他两种, 其采样密度较高, 方位角分布最好, 但经济成本很高

若把炮检距当矢量看, 炮检距值为其模, 方位角为方向。以每种方案的观测系统模版将分别产生不同的跑检距矢量:方案一有216*24*9=46656个;方案二有216*18*12=46656个;方案三有192*18*12=41472个。束状观测系统由模板分沿纵向和横向规则滚动, 使得这些炮检距矢量在以炮线距和束线滚动距为边长的矩形为周期规则分布。在矢量范围一定的情况下, 周期越小, 单位面元矢量密度 (等于覆盖次数) 越大, 炮检距及方位角变化间距越小, 分布越均匀。方案一和方案二模板产生的矢量个数、矢量范围相同, 方案一的周期18*18=324 (面元个数) 小于方案二18*24=432, 方案一要好于方案二。综合比较方案二略好于方案三。

(2) 同种观测系统不同排列方式分析

方案一和方案二还可以有以下几种形式, 下面以方案二为例分析。

>动态斜交式

炮线与检波线斜交, 接收排列随炮点移动。对于每一炮, 接收排列同正交观测系统对应炮点相同。见图5。

>奇偶式

将原来一条炮线拆成两条炮线, 炮点距100m, 炮线距是200m或250m, 两条炮线首炮点沿炮线错开50 m, 接收排列随炮线移动。见图6

>砖墙式

将每下一束线炮排沿检波线移动一个道距, 排列片也对应移动。见图7

斜交式炮线与检波线夹角不限于45o;奇偶式也可以拆成更多炮线, 当线数达到一定值变成45o斜交式;砖强式相邻束线炮排也可沿检波线移动几道。这样一来炮检关系可以组成很多样式。但无论是什么模板图形, 所产生的炮检距矢量个数同于正交模板, 总的方位角范围、炮检距范围不变, 只是方位角、炮检距空间分布有所变化。

3 分析结论

通过上述分析, 在同一观测系统下, 如果只是炮点沿纵向移动, 炮检距矢量横向分量没有变化, 纵向分量移动, 改变了炮检距、方位角分布。奇偶式排列形式同一INLINE方向面元线对应的相邻炮点间距与正交式相同 (450M) ;斜交式和砖墙式排列形式同一面元线对应的相邻炮点间距分别是150M、50M;奇偶式INLINE方向面元线炮检距纵向分量分布和正交式一样;砖墙式分布最均匀, 斜交次之。正交式沿CROSSLINE方向炮点没有错开, 砖墙式相邻束线错开, 奇偶式炮点奇偶错开, 斜交式相邻炮点均错开。

因此, 从上述四种排列方式CROSSLINE方向面元线炮检距分布来看, 正交、砖墙、奇偶、斜交在宽方位角观测系统下依此渐好。砖墙式和斜交式各有优点。

综合两种排列方式可生成如下的排列组合方式, 见图8。

摘要：本文对目前三维地震勘探采集观测系统设计进行了进一步分析, 分析了宽方位角采集的理论效果, 通过应用实际模型重点分析了正交、斜交观测系统的特点以及不同排列方式所产生的不同效果, 并分析了各自的优缺点。

观测电磁场变化 可预测地震 第5篇

地震前磁场变化，很早就被人们注意到了。1872年12月15日印度发生地震前，巴西里亚至伦敦的电报线上出现了异常电流;1930年日本北伊豆地震时，电流计也记到了海底电线上的异常电流。

地震能引起电磁场的变化。一般认为磁场变化的原因有两个：

一是地震前岩石在地应力作用下出现“压磁效应”，从而引起地磁场局部变化;

二是地应力使岩石被压缩或拉伸，引起电阻率变化，使电磁场有相应的局部变化。岩石温度的改变也能使岩石电磁性质改变。唐山地震前两天，距唐山200多公里的延庆县测雨雷达站和空军雷达站，都连续收到来自京、津、唐上空的一种奇异的电磁波。

地震观测论文 第6篇

目前井下物探的超前探测方法主要有探地雷达、电法超前、地震反射法等。其中地震反射法能够解决井下长距离的超前预测预报问题, 得到了广泛的应用。地震反射法主要有TVSP法、HSP法、TSP法、TRT法、TST法、陆地声纳法、TGP法[1]。中煤科工集团重庆研究院针对煤矿特殊环境, 于2007年研制出了DTC-150防爆地质超前探测仪, 成功解决了不少煤矿地质超前预测预报问题。但是在近几年的工程应用过程中发现该探测仪的一些问题: (1) 煤岩有效地震波信号的频率范围不清; (2) 多炮单收存在安全隐患及无法校准采样触发时差; (3) 数据采集系统本底噪声较大; (4) 采集数据中存在干扰波等。这些问题导致解释成果存在较大的误差, 从而影响了它的井下大面积推广应用。因此, 有必要研制新型矿井多波多分量地震反射法观测系统。

1 煤岩有效地震波信号频率特性

新型矿井多波多分量地震反射法观测系统将采集到的人工激发小药量震源产生的地震纵波和横波的三分量数据作为计算煤岩力学参数的依据, 根据不良地质体与围岩的物性差异定位出其具体位置[2]。但是由于小药量震源的复杂性及煤岩的各异向性, 使得地震波信号具有随时间作随机变化的特性[3];又因为对煤岩有效地震波信号频率范围没有清醒的认识, 在后期利用带通滤波器进行数据处理时无法有效抑制噪声信号, 导致解释成果存在一定的误差。

煤岩有效地震波信号分为直达波和掘进面前方的反射波, 通过对DCT-150防爆地质超前探测仪大量预报资料 (基本包含了沉积岩、岩浆岩、变质岩及第三系岩体的岩性) 的分析可知, 在震源距离不同的情况下, 震源越近, 有效波含有的高频成分越多, 反之则高频成分少;在炸药量不同的情况下, 地震波的振幅与炸药量成正比, 主频与炸药量成反比;在介质不同的情况下, 土层中地震波的主频为100～300 Hz, 松软煤岩中地震波的主频为200～800 Hz, 破碎硬岩中地震波的主频为700～1 100 Hz, 完整坚固的硬岩中地震波的主频为1 000～1 600 Hz。

图1为霍州煤电集团干河矿粉砂岩夹煤层的纵、横波主频, 其中纵波主频为780 Hz, 横波主频为247 Hz。

2 新型多波多分量地震反射法观测系统布设方式

由于掘进面前方的地质体性质体现在反射波信号中, 但是在接收到的信号中不但包含掘进面前方的反射波, 还包含直达波、掘进面后方和侧壁的反射波以及其它噪声信号;另外, DTC-150防爆地质超前探测仪采用多炮单收体制, 采用电脉冲触发方式采集地震数据, 由于瞬发雷管存在不同延迟, 所以无法校准采样时差, 而且根据《煤炭安全规程》规定, 瓦斯矿井中的爆破作业必须遵循“一炮三检制”, 故采用DTC-150防爆地质超前探测仪探测一个工作面不仅时间较长, 且存在安全隐患。因此, 必须设计一种能够将有效反射信号从混有其它干扰信号的波场中分离出来, 且能够大幅减少放炮次数和校准采样时差的系统或仪器[4]。

新型多波多分量地震反射法观测系统采用一炮多收制, 采集一个工作面的地震数据只需要两炮, 大幅减少了放炮次数和工作量, 降低了安全隐患;同时其采用炸断回路触发方式, 使采样时差能够得到校准。

一般地震反射波勘探布设方式可分为两种: (1) 震源置于掘进面近端, 采用一炮多收制, 如图2所示; (2) 震源置于掘进面远端, 采用一炮多收制, 如图3所示[5,6]。

这两种布设方式的对比如表1所示。从表1可看出, 有效的布设方式是方式2, 这是因为方式2中掘进面前方的反射波性质与其它干扰波的性质不同。所以新型多波多分量地震反射法观测系统的布设方式采用方式2[8]。

通过对新型多波多分量地震反射法观测系统的优化设计, 大幅减少了放炮次数, 降低了安全隐患, 减少了工作量。

3 高速高精度多通道数据采集模块的设计

由于要分辨的地质体性质完全体现在反射波信号中, 在震源较弱的情况下, 有用的反射波信号幅度较小, 而且信号的带宽较宽, 需要同时采集12个传感器的数据。因此, 要求对地震信号进行高速高精度采集。

根据矿井巷道的实际工作环境和新型多波多分量地震反射法勘探的需求, 设计了高速高精度多通道数据采集模块, 其电路如图4所示。

从图4可看出, 该数据采集模块由CPU主控模块、FPGA高速数据采集模块 (包含高精度信号调理及AD模块) 、液晶模块等组成。

通过选用超低噪声的AD元件、电源芯片和更加精确的电路设计, 高速高精度多通道数据采集模块的本底噪声指标小于1 μV, 与DTC-150防爆地质超前探测仪1 mV的本底噪声相比, 该数据采集模块的信噪比得到了极大提高。

4 地震勘探中干扰波分析及处理

采集到的地震波数据中存在的干扰波严重影响数据质量, 最终造成成果解释困难。在地震反射法勘探中, 除直达波和掘进面前方的反射波是有效波之外, 折射波、面波等都是干扰波。通过对DTC-150防爆地质超前探测仪工程实例的大量数据分析可知, 在采集到的地震波数据中对后期成果解释影响较大的是掘进面绕射回波和放炮形成的声波[9,10,11,12]。

4.1 掘进面绕射回波干扰

在如图5所示的多炮单收地震反射法勘探中, 存在掘进面绕射回波与另外两种波的重叠: (1) 掘进面绕射回波和直达波在一定时间范围内存在重叠; (2) 掘进面绕射回波和其前方的反射波在一定时间范围内存在重叠[13]。

在多炮单收反射法地震勘探中, 假设纵波波速为vp, 横波波速为vs, vp/vs=1.73, 第一炮与接收传感器的距离为50 m。要使绕射回波与直达波不重叠, 第一炮与掘进面的距离x必须满足式 (1) :

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根据DTC-150防爆地质超前探测仪的现场工艺, 第一炮与掘进面的距离为3 m。图6为塔山矿某掘进面绕射回波在地震波记录中的形态及其偏移。从图6可看出绕射回波较大, 所以应当增大第一炮与掘进面的距离。

由于新型多波多分量地震反射法观测系统采用如图3所示的一炮多收制, 有效避免了掘进面绕射回波与直达波的重叠。而对于掘进面绕射回波与前方反射波的重叠, 目前的技术还不能将二者分离, 由此形成的解释盲区一般在掘进面前方20 m范围内。从图6可看出, 该绕射回波同相轴清晰, 说明该掘进面绕射回波较强。

针对掘进面绕射回波的干扰, 新型多波多分量地震反射法观测系统采取的处理措施:根据上次预报成果确定下一次预报的测量布置, 将上一次后20 m的预报成果与本次前20 m的预报成果作对比, 以克服掘进面回波造成的解释盲区。

4.2 放炮形成的声波干扰

由于地震波勘探采用小药量炸药作为震源, 炮孔释放到巷道中的声波被检波器接收, 形成了预报记录中的巷道声波干扰, 地震记录中巷道声波被当作有效波参与数据处理, 形成预报成果中的假象[14,15]。假设巷道声波到达检波器的时间为t, 接收检波器与炮孔的距离为x0, 则有

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式中:v0为声波的视速度, 其值约为340 m/s。

以现在常用的最小炮检距 (15～20 m) 计算, 巷道声波到达的最小时间为44～60 ms, 也就是说, 在该时间以后的有效反射波都会受到巷道声波的干扰。

假设有效记录长度为44～60 ms, 围岩的纵波波速为5 000 m/s, 横波波速为3 000 m/s。此时不同地震波有效记录长度预报距离如表2所示。

从表2可看出, 增大最小炮检距可以增加地震波有效记录长度, 从而提高双参数预报距离。

图7为淮北矿业集团青东矿巷道声波形态及其偏移, 其中图7 (a) 为该工作面巷道声波在地震记录中的形态, 图7 (b) 为未剔除巷道声波干扰的偏移, 图7 (c) 为剔除巷道声波干扰的偏移。

从图7可看出, 巷道声波的同相轴在地震记录上呈直线和曲线分布, 直线是炮孔沿巷道壁传到检波器形成的, 而曲线是炮孔声波射到对面侧壁后产生的反射声波被检波器接收形成的, 炮孔声波的传播路线长度与接收点和炮孔的距离及隧道洞径有关, 所以呈曲线形态。剔除和未剔除巷道声波的偏移成果具有明显差别, 剔除巷道声波影响以后的偏移图像在近掘进面段得到加强, 图像清晰度得到改善, 有益于地质构造面的判释;而远离掘进面无偏移图像, 说明无地质构造面存在。

针对巷道声波干扰, 新型多波多分量地震反射法观测系统采取的处理措施: (1) 对于激发环节, 在每个炮孔中加入锚固剂, 并使炮孔充水, 尽量减少炮孔释放到巷道的声波; (2) 对于接收环节, 用高吸声材料堵住接收管后端, 以减少反射声波传入检波器; (3) 适当增大最小炮检距, 以提高有效数据记录长度; (4) 在数据处理软件中加入剔除巷道声波程序。

5 结语

地震观测论文 第7篇

1 窿道改造前概况

信宜台窿道始建1979年, 平洞, 洞壁为花岗片麻岩, 总进深18米, 走道与观测室呈L型。观测室呈东西向, 大小为7米2.2米, 覆盖厚度10~15米。走道长7米, 南北向, 洞口向北, 窿道底面高出正常地下水位1.5米, 洞口建有一间3.5米2.5米的小平房作为入口。原窿道地基坚固, 固体潮记录清晰, 但存在以下问题: (1) 由于窿道进深太浅, 保温性能差, 受气候变化干扰严重; (2) 洞体装修、门框等设施残旧, 窿道入口地基松软, 小平房年年下沉, 造成窿道入口与基岩的衔接逐渐分离, 裂缝越来越大, 改造前已达到10多公分, 以致窿道的保温效果也越来越差; (3) 由于走道太浅, 湿度大 (90%) , 无法进行抽湿处理, 若安装测震系统则难以长期维持正常工作; (4) 窿道入口上方坡度陡立, 下雨季节覆盖土常常塌方成为一大安全隐患。

2 窿道延长改造

鉴于原窿道存在上述问题, 不能满足观测仪器对环境的要求, “十五”改造将原窿道进行延长及装修。

拆除原窿道口平房, 从新建台站综合楼一楼楼梯底挖一隧道一直延伸到窿道口与原窿道连接, 延长42米, 增加了5个弯道和4扇保温门。为了预防隧道收缩产生裂缝, 所以在混凝土中增加了10%的膨胀剂, 在窿道新旧接口处用沥青密封处理后再用泥土覆盖。对供电线路、照明、墙壁、地板进行装修改造。延伸部分覆盖厚度1米左右, 隧道最低位置低于正常地下水位1.5米。

3 仪器布设

观测室改造用彩板将其分成4间, 倾斜仪置于原摆墩上, 测震仪在进门离倾斜仪最远的位置新建一摆墩安装, 倾斜仪观测房与测震仪观测房之间有一间空房作缓冲地带, 防止气流对倾斜仪的干扰。测震数据采集设备和机柜位于走道尽头处 (即走道第5间) 与地震观测室相邻, 便于仪器连接和干燥处理。

4 防潮措施

防潮处理的重点是保证环境湿度能满足仪器摆体和测震机柜设备的工作需要, 又不能干扰地倾斜的观测。窿道水分的来源主要有两个途径, 一是窿道洞壁岩体的水分析出, 另一个是隧道储水池的水汽向窿道内渗透。

4.1 观测室的防潮处理

重新改造原摆房。先清除摆房地面70年代铺设的方砖和河沙, 再从下往上铺设沥青、混凝土、防水胶、地板砖四层, 防止水汽向上渗透。三面洞壁原装修不动, 在离原装修洞壁20公分再用彩板间隔, 板缝用密封胶进行密封处理。

4.2 隧道的积水处理

由于隧道低于正常地下水位, 隧道积水是不可避免的。施工时隧道全线两侧均做了排水沟, 在离隧道出口16米拐弯处 (走道第2间) 建一个长宽高=1.00.40.5米3的储水池, 并安装自动抽水装置解决隧道积水问题。

4.3 储水池的水汽处理

改造后窿道走道延长至4 9米, 为防止气流干扰, 从遂道入口到观测室分别安装不锈钢门1道, 钢塑门4道将走道分成5间, 储水池位于第2间, 测震机柜位于第5间, 从走道进入摆房为彩板门。由于钢塑门边框加了密封胶垫, 对储水池的水汽渗透起到了很好阻隔的作用。

4.4 测震机柜设备的降湿处理

窿道装修完工后虽然进行了一次抽湿处理再安装仪器。但由于水汽的渗透力很强, 随着时间的推移窿道的湿度也会逐渐加大。为了保持环境的湿度能长期满足测震系统的工作需要, 我们在离摆房10米左右的走道拐弯处 (第4间) 安装了一台抽湿机, 一方面阻止了来自储水池方向的水分往里渗透;另一方面在第4、5间之间打开一小门缝, 让第5间 (测震机柜的位置) 的水汽缓慢向第4间移动, 从而降低机柜间的湿度 (称之为隔离抽湿) , 这时观测室的房门要绝对关闭, 避免与机柜间的空气循环而影响地倾斜的观测。

5 改造效果

通过上述对窿道进行的改造, 观测室的年变温差由改造前的2.4℃降到目前的0.4℃;仪器稳定性大大提高, 改造前 (2006年1月1日至2006年10月24日仪器停测) 地倾斜的NS、EW向的零漂量分别为-1434.810-3”和-5363.710-3”, 改造后 (2008年1月1日至2008年10月24日) 两分量的零漂量分别为-140.810-3”和-231.810-3”;测震系统设备的环境湿度可控制在70%以下。两套仪器均可在各自需要的特定环境下高效运行。

参考文献

地震观测论文 第8篇

上个世纪70年代初, 同济大学工科毕业的池顺良随妻子从北京来到鹤壁市, 当起了中学老师。1975年海城地震后, 池顺良在家里自己动手做了一个简易地震仪, 因此被抽调到新成立的鹤壁市地震办公室, 在那里他找到了苏联地震学家萨瓦连斯基编写的《地震学与测震学》, 以及当时国外最新的地震体应变监测仪资料, 从那时起, 开始了他的地震预测生涯。

1976年唐山大地震, 激发了池顺良寻找地震预报有效方法的强烈愿望, 在阅读了大量地震学资料后, 他接受了李四光对地震孕育过程最直接相关的地层应力应变进行观测的观点, 提出“应力应变地震仪”的研究设想。动手能力很强的他不久就做出了简单的应变地震仪样机, 1978年经过河南省地震局专家推荐, 顺利在国家科委立项。1979年, 在“芜湖会议”上他提出, 地震监测仪器必须要满足能记录到地球的“脉搏”固体潮和地震波两个标准, 得到了与会地震专家的充分肯定, 并作为下一步仪器研制的要求写入会议决定。

1984年, 池顺良的仪器先后经过上海佘山、北京香山和河南清丰地震台站4年的测试, 迎来了项目结题评审, 得到专家们的高度赞誉。1986年他发明的压容应变仪被列为优秀地震科技成果之一, 该仪器还引起了国外学者的关注, 并曾寻求合作。

1996年, 他开发的“高精度应变测量系统”获得了中国科学院科技进步奖二等奖。

2003年, 美国“地球透镜计划”决定布设200台澳大利亚的“Gladwin分量钻孔应变仪”作为主要观测仪器。2004年到2007年, 中国数字地震观测网络工程采用了池顺良的40台YRY-4型仪器, 数据采集器由中国地震局地震研究所提供, 建起了一个稀疏的多分量钻孔应变观测网络。这个观测网络至今已连续运行了7年, 其性能超过了美国采用的“Gladwin分量钻孔应变仪”。

2008年5月12日发生的汶川强震前, 离汶川最近的四川姑咱台的YRY-4型应变仪记录下了震前的应变异常, 证明强震是有应变前兆的。

中国地震局第一任分析预报中心主任梅世蓉对池顺良的应变前兆观测十分赞赏, “我非常支持池顺良的钻孔应变观测, 这个仪器的物理基础非常清楚, 观测技术也过得了关, 但仅有全国40个应变观测台肯定是远远不够的。”

地震观测论文 第9篇

1 本次观测系统的布设应考虑的几个问题

1.1 测线的方向尽量垂直断层走向及地层走向。

1.2 考虑自然环境的影响, 包括地形、地物的影响。

1.3 选择最佳激发接收因素。

2 观测系统的选择

为了圆满完成本次勘探的地质任务, 综合考虑了多种观测系统方案的优缺点, 最后选择以10线10炮规则束状观测系统进行施工, 其优点表现为:

2.1 道集形式简单, 叠加特性和曲线形态彼此接近, 更有利于压制干扰波。

2.2 观测方位角较大, 有利于小构造、小陷落柱的分辨。

2.3 检波线重复, 有利于静校正参数的选取、校正。

2.4 排列纵横比较大。

2.5 利于施工, 防止炮点偏差, 保证数据采集的准确无误。

3 观测系统的设计

3.1 CMP网格的确定

本区地层倾角一般小于5°, 地质任务要求控制落差大于等于5m的断层, 其平面位置误差小于30m, 因此选用10m10m的CMP网格 (插值后CDP网格为5m5m) 可以满足空间采样定理及对小构造的控制要求。

3.2叠加次数

本区表浅层地震地质条件一般, 要获得较高信噪比和分辨率的资料, 确保勘探效果, 必须要有一定的叠加次数。针对本区的地震地质条件, 为了进行准确的三维归位及叠加速度分析, 必须确保纵、横向都有相当的叠加次数。故本次采用横向Ny=5, 纵向Nx=4, 总的叠加次数N=NxNy=20次。

3.3极限炮检距的确定

最大炮检距Xmax要考虑动校正拉伸、分辨率、折射波的干涉等因素, 一般要求:Xmax≤Min (2hmin, hmax) , 本区6号煤层埋深299.10-501.20m, 9号煤层埋深315.30-507.00m, 通常简单取目的层最大深度的0.7-1倍, 本次取Xmax=418.69m。

最小炮检距Xmin取决于最大炮检距以及面波发育及目的层埋深等诸多因素, 根据我队在类似地区施工情况来看, 为了最大限度地消除面波等干扰波所带来的影响, 故取Xmin=22.36m, 完全可以最大限度的避开干扰, 取得高质量的原始资料。

3.4 镶边范围

根据6号、9号煤层底板等高线平面图可知, 本区地层倾角一般小于3°, 只有在勘探区的北部边界东部地层倾角为5°, 地层倾向N, 用公式L=Htgα计算, 需以边界点6至Y坐标37521000处连线外推30m进行镶边, 为了保证勘探质量, 满覆盖范围均大于勘探范围。

4 三维观测系统

4.1

测区基本属于一向斜构造, 故选用了10线10炮束状观测系统, 测线线束方向基本垂直于构造走向, 且综合考虑到地物情况。

4.2

观测系统参数 (见表1)

5 资料采集方法

根据本次所承担的地质任务和本区的地震地质条件以及生产前的试验结论, 所得野外数据采集方法如表2。

6 结论