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在地震勘探工作中，检波器主要的作用为接收地震信号，属于对地震信号进行接收的前段环节，投入应用能够以直接的方式感知大地质点振动。但是，从实际工作来看，倘若不能了解地震勘探检波器的原理和特性，那么在使用过程中将会出现一些问题，从而影响地震勘探效果[1]。基于地震勘探工作的效率提升角度考虑，本文便有必要对地震勘探检波器原理和特性及有关问题进行分析。
1.地震勘探检波器原理及特性分析
1.1地震勘探检波器原理
对于地震勘探检波器来说，属于一种振动传感器，其工作原理和振动传感器相同，为一个单自由度的振动系统。以感应振动信号的物理量差异，可细分为三类传感器，即：位移传感器、速度传感器以及加速度传感器。但是，不论哪一类型的振动传感器，均对当中的一个物理量感应，切主要以输出的电信号和哪个物理量成正相关为准则[2]。此外，从地震检波器的机电转换来看，其主要作用为把振动系统感应的振动信号等比例地转换成电信号。根据转换原理角度来看，涵盖的检波器较多，如：电磁感应检波器、电容检波器以及压电检波器等。
1.2地震勘探检波器特性
从地震勘探检波器的特性来看，主要有两类：其一为动态特性；其二为静态特性。两方面的特性对检波器的品质有非常重要的影响。对于动态特性参数来说，涵盖了固有频率、阻尼系数、频率响应范围以及频率特性等等。对于静态特性参数来说，涵盖了有线性度、灵敏度、分辨率以及稳定性等。
检波器动态特性，指的是检波器对随着时间改变输出量的响应特性，其由传感器自身决定，同时和被测量的改变方式也存在相关性。深入分析，动态特性是由检波器的振动方程与力学特性决定的，经解振动方程能够获取系统的频率响应函数，进一步将幅频响应与相频响应函数求解出来，而决定响应特性的参数主要包括检波器的自然平率以及阻尼比。
2.地震勘探检波器相关问题及排除方法分析
在上述分析过程中，对地震勘探检波器原理及特性有了初步了解。但在实际应用过程中，地震勘探检波器还涉及相关问题。为了地震勘探检波器的应用价值得到有效提高，有必要对其问题及排除方法进行分析。
2.1常规检波器问题
基于地震勘探过程中，将20DX作为代表的检波器统称为常规检波器，其自然频率通常为10Hz。此类检波器虽然能够在常规地震勘探中发挥作用，但是也存在一些较为明显的问题，主要包括：（1）指标参数允差偏大，检波器一致性差，进而使地震资料的分辨能力下降。为此，处于高精度地震勘探过程中，需使用性能参数允差较小的检波器。从现状来看，允差在±2.5%的检波器已投入市场，但成本费用相对增多。（2）存在较大的失真度，会对动态范围造成影响，进一步发生信号畸变。为此，需将常规检波器的失真度控制在合理范围内，使其动态范围满足勘探要求，进一步避免地震信号畸变的发生。（3）假频低，会对频带范围造成影响，进而使横向干扰产生较大的影响。因此，有必要控制假频，消除造成的横向干扰，进而使勘探效果增强。
2.2自然频率问题
对于自然频率来说，属于地震勘探中一大关键的检波器参数，如果检波器的自然频率偏高，将会使地震信号的频宽降低，这是一大问题。倘若无特殊的抑制低频干扰，或者无增强某高频段信号，可使用频带比较宽的检波器。总而言之，对于检波器来说，具备比较宽的频带范围为宜。
2.3Ρ仁匝槲侍
检波器对比试验主要问题包括：其一，试验目的不够明确，在选取检波器过程中，存在一些个人方面的因素，当检波器人对检波器不够熟悉的情况下，试验便会出现问题。其二，试验内容不够具体；其三，试验资料分析针对性不够强。针对上述问题，需明确检波器对比试验的目的，同时明确试验内容，采取合理、科学的分析方法，进一步提升检波器试验的效果。
3.结语
通过本文的探究，认识到地震勘探检波器在地震探勘过程中的应用价值较高。为了正确使用地震勘探检波器，需了解地震勘探检波器的原理及特性，进一步对其实际应用问题进行分析，并采取有针对性的解决方法。相信在正确使用地震勘探检波器，并结合地震资料采集成果分析的条件下，地震勘探工作的效率及质量将能够得到有效提高，进一步为地震勘探的发展奠定基础。
参考文献：
地震波模拟是根据给定地下介质的结构模型和相应物理参数来模拟地震波的传播过程，从而研究地震波在地下介质中的传播规律。由于模拟过程中可直观、形象、动态地显示地震波动力学和运动学传播特征，非常容易调动学生的学习兴趣和求知欲望，可以收到事半功倍的教学效果。一般来说，地震波模拟可分为物理模拟和数值模拟两种方法。物理模拟是在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的比例制作成物理模型，然后利用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟；数值模拟就是利用有限差分、有限元等数值方法求解波动方程，从而获得已知模型的地震波传播。采用物理模拟方法存在费用高、选材困难等缺点，并且不适合于课堂理论教学；而数值模拟只需要一台较高计算速度的计算机就可全部解决问题，既简单方便，成本又低，且非常适合于课堂理论教学。
地震波场数值模拟方法主要有几何射线法和波动方程法。几何射线法也称为射线追踪法，其主要理论基础是，在高频近似条件下，地震波的主能量沿射线轨迹传播，即根据地震波的传播规律确定地震波在实际地层中传播的射线途径，并运用惠更斯原理和费马原理来重建射线路径，利用程函方程等计算射线的旅行时间。射线法的主要优点是概念明确、显示直观、运算方便、适应性强，缺点是旅行时的计算在一定程度上是近似的，特别是对复杂构造进行三维射线追踪时繁琐且误差较大。波动方程数值模拟方法是以弹性（粘弹性）理论及牛顿力学为基础的，求解双典型偏微分方程-波动方程为手段的一种数值模拟方法。这种方法不仅能保持地震波的运动学特征，而且还能保持地震波的动力学特征。根据地震波场数值模拟所采用的这两种不同方法的特点，我们在地震勘探原理课程讲授过程中采用波动方程弹性波数值模拟方法，这种方法的模拟结果可以使学生更好地了解地震波在传播过程中的运动学和动力学特征。目前用于波动方程数值模拟的方法主要有限差分法、有限元法、虚谱法等，在这些方法中有限差分法在计算精度、计算效率上都占有较大的优势，因此我们在数值模拟时采用了有限差分模拟方法[5]。
二、应用实例
地震波数值模拟在地震勘探原理课程教学中的应用比较广泛，在大部分的知识点讲解中都可采用数值模拟来对一些方法原理进行动态演示。在本文中主要通过两个知识点的应用来说明数值模拟方法在地震勘探原理课程教学中的效果。
（一）地震波的传播及界面处的反射、折射、透射和波形转换
在讲解地震波场的基本知识一节中，主要讲解地震波的传播特点，其中一些名词如波前、波后、球面波、平面波等，学生理解起来比较抽象，一些概念只能靠死记硬背。在讲解地震纵、横波的传播特点时，对于波在界面处发生的反射、透射、折射以及波形转换等，由于学生对波场的概念没有直观的认识，所以老师讲解起来也非常抽象和费力。在这种情况下，我们将数值模拟技术引入到课堂教学中，通过开发地震波场实时模拟软件，只需设置好模型和参数，软件将以动画的形式动态展示波场传播的全过程。
下面以两层介质为例进行说明：模型大小为600m×300m，网格大小为 ，时间采样间隔为 。模型上层纵波波速为3 000m/s，横波波速为1 732m/s，密度为1.8g/cm3；下层纵波波速为4 000m/s，横波波速为2 300m/s，密度为2.0g/cm3。图1为两层介质模型波场传播快照（t=20～100ms），从图中可见，当t=20ms时纵波和横波以震源为中心向下传播，此时由于传播时间较短，P波（纵波）和S波（横波）在图上还不能完全分清楚。当t=40ms时，从图中可以看出，由于P波波速较快传播在前，S波在后，P、S波都是以震源为圆心的同心半圆。根据波场快照很容易让学生理解波前和波后的概念。当t=40ms时，从图1（d）中可以看出，P波到达界面后发生反射和透射，同时产生转换S波。当t=80ms时，从图1（g）中可以看出，此时S波到达分界面后也发生反射和透射，同时产生转换P波。在图1（h）中对于不同类型的地震波做了相应的标识，从图中可以看出对于两层介质中弹性波传播时波场也比较复杂，有直达P和S波、透射P和S波、反射P和S波、PS转换波和SP转换波。由于上述波场较为复杂，在学生认识波场特征时容易混淆，鉴于这种情况，我们对于数值模拟技术做了相应的改进，在模拟过程中对P波和S波进行了分离，图2为两层模型t=90ms时分离后的P波和S波波场快照，从图2中可以看出分离后的波场快照波场更加清晰，学生在认识波场传播特性时也会更加容易理解和掌握。
（二）瑞雷波传播特性
瑞雷波方法是近年来发展较为迅速的一种工程地球物理方法，在讲解瑞雷波传播特点时主要是通过其传播速度、能量衰减和频散特点等三个方面展开的。由于瑞雷波属于面波，与纵、横波所属的体波相比其传播特点有较大的差别。在瑞雷波传播特性这一节课程的讲解过程中，我们就充分运用了数值模拟方法[6]。图3为均匀半空间模型下利用数值模拟方法获得的t=260ms时瑞雷波波场传播快照，其中模型参数为：纵波速度 =1000ms，横波速度 =577m/s，密度 =2.0g/cm3。从图3中可以看出，瑞雷波沿地表传播，其传播速度和横波波速比较接近。从波场传播快照中计算可得瑞雷波的传播速度为 531m/s，而模型中已知的横波速度为 =577m/s，瑞雷波速度和横波速度两者相比为0.92倍。由于所给模型为泊松体， 从理论上分析可知，瑞雷波传播速度和横波传播速度比值为0.92，这样通过数值模拟，就很容易将瑞雷波和横波的关系讲解清楚，学生理解起来非常方便。
而对于瑞雷波传播深度的知识点，从理论分析可知，瑞雷波的传播深度为一个波长且波的能量呈指数衰减。对于瑞雷波的这个性质，由于和体波传播特性差别较大，学生们理解起来存在一定的困难。我们通过数值模拟，从波场传播快照上就可以对这个问题给予清楚说明。从图3的快照中可以测量出瑞雷波在模型空间中的传播深度约为50m，在50m以下基本上看不到瑞雷波的存在，通过计算模拟时瑞雷波传播的最大波长为44.2m，这充分说明瑞雷波的传播深度为一个波长。为了说明瑞雷波能量呈指数衰减的问题，我们从波场快照上提取了一道瑞雷波数据并进行指数拟合，得到该模型瑞雷波的能量衰减公式为： ，其拟合曲线如图4所示。从图中可见，在深度为44.2m处能量衰减到原来的0.8%，在22.1m（即半个主波长）处能量衰减到原来的7.9%。因此，对于瑞雷波用于工程地质勘察中，通常取二分之一波长为其有效勘探深度，就可以得到较合理的解释了。
三、结论
通过以上两个实例充分说明了数值模拟方法在地震勘探原理课程讲解过程中的作用，对于学生掌握知识要点领确实有很大的帮助。通过数值模拟技术，可以将一些抽象的地震波动力学和运动学传播理论进行直观、形象、动态的展示，提高学生的学习兴趣，使学生能够较好地理解和扎实地掌握地震勘探的基本理论。
参考文献：
[1] 孙建国.浅论地球物理专业本科阶段的创新能力培养[J].中国大学教育，2011（10）：29-31.
[2] 张娟霞，郭献章，周秀艳.数值试验在材料力学课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2009，18（3）：128-130.
[3] 刘鹏程.采取多种教学措施提高“油藏数值模拟”课程的教学效果[J].中国地质教育，2010（3）：114-116.
油气勘探 技术方法
随着我国对油气供给需求量的增大，供给缺口也不断增大，因此对油田油气勘探的研究变得至关重要。显然在现在经济发展迅速的趋势下，传统的勘探技术已经满足不了现代油田油气开发需要，所以用现代科技新方法取缔传统的旧方法是延长油田油气勘探研究的必然趋势，本文对几种重大技术勘探方法进行了介绍，希望可以对延长油田的油气勘探研究上做出新的指导方向，为油田油气的开发做出贡献。
1油田油气勘探的原理
要找到新方法有利于延长油田的油气勘探研究首先就要了解油气勘探的原理，其原理主要包括三大方面：地震地层学、数值模拟学、和油气检测学。
1.1地震地层学
地震地层学是做出合理系统解释的一种方法，主要是指将地层学与含有岩性与岩相方面的沉淀学，运用到地震解释的工作中去，再将地震的资料含有的地层和沉淀的特点信息有效的利用，使之高效结合，从而给出的系统解释的方法。
地震地层学还包括：地震层序、层序地层学、地震相以及合成地震记录；其中合成地震记录不仅是在研究地震模型时应用非常广泛的技术，更是油藏描述的工作基础。
1.2数值模拟技术
数值模拟技术主要指的是油气盆地的数值模拟技术，是从盆地石油地质的成因机制方面出发考虑，将油气的产生、移动最后到聚集和在一起变成一个整体，充分研究其中各个地质的参数用以建立数字化的动态模型，利用现在科学技术将其形成从一维立体描述到三维立体描述的电脑软件，从各个角度全面立体的描述整个盆地的油气资源的形成以及地方地质的演变过程。
此过程中包括：多次覆盖、水平叠加剖面、叠加偏移剖面、垂直地震坡面以及地震资料解释。其中地震资料解释是做出构造、地层、岩性和烃类检测以及综合解释并由此绘制相关图件的基础理论，更是对测区做出含油气的评价和钻井位置的主要依据。
1.3油气检测技术
油气检测技术是一种综合利用烃类存在的多种地震特性参数（速度、频率、振幅、相位等）来确定油气富集带的方法。这类技术有许多种，目前常用的有亮点技术和AVO技术等。
油气检测技术包括：储集层预测技术和地震横波勘探。其中地震横波勘探在我国还不是很成熟，还处在研究与是当中。
2延长油田的油气主要勘探方法
油田油气勘探方法有很多种：地震勘探、重力勘探、磁力勘探、电法勘探、地球化学勘探和地球物理测井。
2.1地震勘探
地震勘探是油气勘探中被应用的最广泛的方法，地震勘探可以分为：二维地震，三维地震，四维地震和井间地震。
二维地震是指沿着一维测线测地震信息，在（x，T）平面内采集数据和处理地震资料的一种方法。
三维地震是在一个平面上采集地震信息，并在（x，Y，T）三维空间里进行处理的勘探方法。
四维地震是相对于二维与三维勘探的基础上进一步发展，通过三维空间与时间的结合，组成新的总体，随着勘探时间描述时间的对勘探数据的影响，并以此差异来描述地质目标本体的属性变化过程。
井间地震是新的物探方法，主要是将震源与检波器一起放入井中对地震波进行观测，这种方法很大程度上降低了钻井的风险。
2.2重力勘探
各种岩石和矿物的密度（质量）是不同，根据万有引力定律，其引力也不相同。根据此研究出重力测量仪器，测量地面上各个部位的地球引力（即重力），排除区域性引力（重力场）的影响，就可得出局部的重力差值，发现异常区，这一方法称重力勘探。
2.3磁力勘探
各种岩石和矿物的磁性是不同的，测定地面上各部位的磁力强弱以研究地下岩石矿物的分布和地质构造，称作磁力勘探。在油气田区，由于烃类向地面渗漏而形成还原环境，可把岩石或土壤中的氧化铁还原成磁铁矿，用高精度的磁力仪可以测出这种磁异常，从而与其它勘探手段配合，发现油气田。
2.4电法勘探
电法勘探的实质是利用岩石和矿物（包括其中的流体）的电阻率不同，在地面测量地下不同深度地层介质间电性差异，用以研究各层地质构造的方法，对高电阻率岩层如石灰岩等效果明显。
2.5地球化学勘探
根据大多数油气藏的上方都存在着烃类扩散的“蚀变晕”的特点，用化学的方法寻找这类异常区，从而发现油气田，就是油气地球化学勘探。
2.6地球物理测井
地球物理测井简称测井，因为各种地质条件和钻孔条件不同，采用不同的钻孔探入的方法，来辨别地下的岩石和流体的不同性质的方法，这同样也是油田油气勘探和开发的重要方法。
3延长油田的油气勘探所面临的问题及解决方法
3.1艰难的增加储量压力
要减轻增储减产的压力首先要突出工作重点，努力实现油气规模增储；还要牢固树立科学的找油找气观，努力发现油气煤盐勘探大场面；同时更要将勘探资源与精细勘探增储量相结合。
3.2巨大的资源拓展压力
要解决巨大资源拓展的压力首先要立足于科技上的不断创新，强力推动工艺技术进步。不仅要加快勘探开发重要技术的创新，更要提高核心技术能力持续提高攻关力度，并且积极的推进科技把科技成果转化实践应用。
3.3较大的技术创新压力
要解决加大的技术创新压力，强化勘探管理是关键。不仅要切实的提高勘探整体效益更要找准市场变化与勘探管理有效结合，更要了解把握计划的制定与方案实施的关键，大力寻找并控制投资与提高效益的着力处，找出提高勘探效率与降低勘探成本的新方法。
3.4新区地质认识的挑战
创新人才培养，全面提升科技队伍素质，是解决问题的关键。要建设一支高素质的勘探技术人才队伍，提高技术人员自主创新能力、发现油气藏能力和解决现场问题的能四是创新人才培养，全面提升科技队伍素质能力。不仅要建设一支与勘探发展相适应的测录井、试油气、资料解释等方面的专家队伍，来提高资料解释和综合研究能力。更要建设一支综合素质过硬的现场监督队伍，提高现场指挥和处理问题的能力。
4油田油气勘探过程中对环境的保护
1 常用深部金属矿勘察方法
随着找矿勘探工作程度的不断深入， 许多露天的和近地表的金属矿产资源已基本上被查明， 在地表浅部（第一深度空间：0 ～ 500 m 深度）找到大型或超大型金属矿床的难度将必越来越大， 而金属矿产资源的短缺已在日益加剧.为了缓解当今的资源危机， 必须进行深部找矿勘探（第二深度空间：500～ 2000 m 深度）.这是因为在地壳深部具有良好的成矿环境和找矿潜力， 地球物理勘探技术的发展与成效已使得深部找矿成为可能.本文通过分析和讨论国内外典型金属矿产资源找矿过程的实践表明：地球物理勘探方法发挥着重要作用， 因为它具有大探测深度、高精度和高分辨率的特点， 可为深部金属矿勘查提供有效信息， 是第二深度空间找矿勘探的有力手段.近年来， 国内外的实践表明， 深部矿产资源的地球物理勘探取得了尚在不断取得重要成效.传统中，我国对金属矿产的勘探主要依靠“矿产地图”[2]，所谓矿产地图是指在多年矿产勘探事业中逐步累积绘制的包括各种金属矿产资源大致分布情况、金属矿地质特点等在内的矿产分布资料。然而，对于深部矿产来说，由于对其的勘查是近几年新兴起的，因此利用矿产地图我们很难了解其分布现状、地质特征的实际情况。对此，矿产勘查人员一般采用以下几种方式。
1）地球化学勘查法。地球化学勘查法，顾名思义其具体工作原理是利用岩层、地下水系、生物圈内的化学元素来分析金属矿产地球深部的分布及变化特征。金属矿产在形成、发展、变化过程中会影响其周围地质、水体中的化学元素分布，尤其是一些金属化学元素分布，因此只要查明地球深部岩层、水系内的金属化学元素含量以及分布特征等，就可以快速准确的确定深部金属矿源。目前，地球化学勘查法在金属矿产勘探工作中已经有了初步应用，例如：新疆萨热阔布铁米尔特矿田在勘查金属矿源时使用的即是地球化学勘察法[3]。
2）吸附电、N等化探方法。电吸附、烃吸附是一种特殊的化学勘探方法，但是相比于普通化学勘探方法，这种方法可以探测深部地层中微弱的成矿元素，因而有较高的灵敏度。众所周知，金属矿产在成矿过程中其中的成矿元素或者伴生元素会转变成为可溶性离子，随时间推移这些离子会聚集在深部地层岩石与土壤中，而采用常规化学勘探方法很难捕捉到这些离子，对此相关研究学者提出了电吸附、吸附烃等方法。电吸附方法的原理是：利用特殊的化学试剂对所采集的岩土样本进行处理，并对其进行通电，利用电对可溶性离子的吸附性捕捉这些离子，从而判断深部矿源。吸附烃的方法原理与电吸附原理相似，只不过该方法利用样本中有机质对烃类气体的吸附性捕捉提取矿化信息，从而准确判断深部是否有金属矿产。
3）地球物理勘探方法。地球物理勘探是指利用物理学原理对矿产分布情况进行勘查的方法，在勘探过程中会涉及到大量的磁场、重力以及声波传播等物理知识。地球物理勘探方法是目前最常用的方法之一，具体包括以下几类。①重力找矿。重力找矿法是目前我国矿产勘查行业中应用最广泛的方法，十分适合勘查密度大以及与超基性岩层伴生的金属矿产资源。其具体工作原理是：首先勘查人员勘探目标地质体与周围岩体的密度是否存在差异，然后使用精密重力仪对重力异常进行测量，随后工人员结合相关物探资料、当地地质条件以及重力异常结果分析推断矿体的分布情况，最后确定金属矿体的分布位置。②磁法找矿。不同的金属矿石会产生不同磁场，因此只要掌握不同金属矿石磁场分布规律，并通过对比分析所探测到的磁场就能确定探测目标的实际情况。相比于其他物探方法，磁法找矿的探测范围大、分辨率高、定位准确，因此磁法找矿的精度较高。目前，关于磁法找矿的理论研究基本完备，且方法应用趋于成熟，成为深部金属矿产勘查工作中常用的方法之一。③电法找矿。电法找矿的原理是利用矿石的导电性、矿石的电学性质探讨目标地质体的构造，确定金属矿产位置的方法。电法找矿法是一种应用较早的方法，从20 世纪80 年代起，陆续出现了激发极化法、瞬变电磁法、可控音频大地电磁法等方法，并且在金属矿产勘查工作中得到广泛应用。电法是过去几十年我国应用最广泛的金属矿产勘查方法之一，并且经过多年的发展，电法找矿的理论、设备以及技术等有了很大进步，因此电法在未来深部金属矿产勘查工作中具有广阔的应用前景。④地震反射技术。地震反射技术是一种时间较长的地质勘探方法，然而一直以来囿于理论、技术以及设备的限制，地震反射技术在金属矿产勘查中的应用并不成熟。直到20 世纪90年代起，地震反射技术开始被大范围的应用在金属矿产勘查工作，关于地震反射技术的研究应用也进入了新的阶段[4]。地震反射技术相比于其他物探勘查技术，其勘查深度可达数千米，因此在勘探深度普遍超过500 米的金属矿产时，地震反射技术有其独特的优势，发展前景良好。
2 深度金属勘查技术的应用效果探讨
本文结合安徽铜陵冬瓜山地区深部金属矿产的勘察工作实例对地震反射技术的应用效果进行了初步探讨。在本次勘探工作中，勘探人员使用ARIES 24 位数字地震仪以及REFTEK-125便携式地震仪采集数据，然后利用工作站对采集数据进行去噪以及静校正处理，最后根据采集数据制作地层数据图像，并根据图像分析确定矿产位置。本次勘查大体勾画出了冬瓜山矿床的分布形状，并确定了矿床大致深度与位置，虽然矿体的深度、位置等精度不足，但是此次工作仍然证明了地震反射技术可以被用来探测深部金属矿产，并且探测结果可以直接作为矿产开采的参考资料。这些都充分说明了深部金属矿产勘查常用技术在未来存在广阔的发展应用前景。
3 结束语
在矿产资源日益紧缺的今天，向深处找矿成为解决矿产资源不足的主要方法，因此研究探讨深部金属矿产的勘察方法十分必要。本文研究了深部金属矿产勘查工作中常用的化学勘探方法、物理勘探方法以及吸附电、N化探方法等，并且重点分析了物理勘探方法的主要类型，最后文章结合勘探工作实例以地震反射技术为代表，对深部金属矿产勘查常用方法的效果进行简单探讨，说明了深部金属矿产勘查方法在未来的发展应用有着广阔前景。
参考文献：
[1]陈志强，鄂阿强.金属矿产深部产出特征及勘查技术方法[J].科技传播，2011，16（3）：144-145.
一、前言
目前来说，地震方法是在进行水温、工程、环境、地址调查的主要的勘察方法，这种方法的工作原理主要是通过在人工方面进行地震波的运动学和动力学的激发的方法用来解决在地质上的难题。这种方法在生产运用的过程中非常的常见，所以我们需要进行深入的研究。我们在进行地震方法研究的时候，首先要知道这种方法的主要工作原理是利用地震波，地震波会通过人工爆破产生，当地震波在传播到地下遇到了底层的界面的时候，就会按照波所产生的反射和折射原路返回到产生地震波的地方，这些返回的地震波会被我们在不同位置上所放置的验波器所接收，从而在机器中被记录，这些所记录的数据是呈现出一个规律的，所记录的数据再有我们进行处理，得到的资料可以用在我们需要的勘测地质的方面，方便我们在地质方面的生产活动。在以往的进行高分辨率在地震勘探中中的使用越来越频繁，几乎成为了地质勘探的主要的工具，在进行基岩的起伏和含水层等各种不同的地下构造的时候，积累了很多的经验。而矿井地质的工作上却很少用高分辨率解决煤矿中的问题，在煤矿的生产过程中，几乎还是使用传统的解决方法进行煤矿生产的问题。但是由于最近煤矿的生产对于矿井地质的工作的要求可以说是越来越严格，传统的工作方式已经无法满足我们对于生产上的需求，怎样将高分辨率运用在矿井的工作中，提高矿井工作的效率是当今矿井地质工作的当务之急。
二、高分辨率地震勘探原理和方法
地震在我们的日常生活中并不陌生，仅仅几年的时间就发生了大大小小十几起的地震时间，从汶山地震到玉树地震，地震似乎是我们生活中的随处可见的，然而高分辨率地震勘探原理就是利用这种地震波，所谓地震波就是利用爆炸或者是其他的人工方法使地面发生震动，这种震动就是通过波的形式向各个方向进行传播，这种波就是我们所说的地震波。波在同一种介质中可以以相同的速度进行传播，但是地下岩层的由各种各样不同的性质组成，这也就造成了这种地震波碰到他们的界面的时候会发生反射和折射，由于这种反射和折射就造成了有一部分的波返回到地面上，这种回到地面上的波可以通过验波器接收并且总结各种数据资料。地震勘探就是利用这种原理，将人工所激发的地震波向地下进行传播，遇到岩层的分界面的时候进行反射波和折射波，计算这其中的时间，地震勘探就可以通过这个时间来确定界面埋藏的深度和其基本形状。地震勘探的目的就是根据人工所发射的地震波的到达的时间，还有其频率和波形来进行地下的岩层的形状和构造的信息的分析。近几年，我国的地震勘探技术在不断的提高，高分辨地震勘探方法逐渐的变得成熟，传统的地震勘探的方法已经过时。高分辨地震勘探主要是分别从垂向和横向这两个方面进行了煤矿的岩层和断裂的构造的形状进行分辨的能力。本篇文章通过对于一个企业中的实例的描述进行对于高分辨地震勘探方法的发展前景进行分析。
三、高分辨率地震勘探的应用
安徽某煤矿具有非常悠久的历史，其地质工作在1958年的时候就开始了工作，分别有五个队进行钻探的工作，钻探工作主要是进行普查、详查和精查，在1960年的时候和1973年时分别提交了其进行的191个钻孔的普查和警察的勘探报告。这次进行的地震勘探区是在六采区之内，其延伸的控制面积在2.1千米的范围之内，地质勘探任务主要有两个，其一是要对于六采区内落差在十米以上的断层进行查明，其十米以上的精确度应该在三十米以内，而且还要对于落差在十米以下的那些断点给予一个合理的解释。其二是在主要的采取煤层2号和煤层9号的埋藏的深度和其形状特点进行查明，对于深度的误差不能小于百分之二以上。我们在进行地震勘探的时候所使用的钻孔有二十一个，这二十一个钻孔对于其地震的资料定性和定量的解释提供了非常重要的依据。此次高分辨率的勘探任务是有安徽的物测地质队完成的，在1994年进行了地震勘探的野外施工。其完成质量还是很高的，测线的长度为23.065千米，所测的物理点一千五百个，其中合格的物理点有一千四百九十六个，合格率达到了百分之九十九点七三。在进行工程的布置的时候考虑到实际情况，北东走向的地震测线是垂直地层的走线和构造，要尽可能的通过已有的钻孔，并且和北西走向的地震测线形成了网状的形状。网之间的间距是130米和160米。在野外进行工作的时候必须要在地震勘探施工之前在D8线上进行试验和研究，经过试验资料和实际情况的分析确定好野外的工作的方法，需要的一起是48道DFS-V型地震仪，两台M10型可控震源，二乘六次震动台，驱动电瓶至少有百分之五十，扫描的频率应该在25-109hz，扫描的长度是十四秒，除此之外还需要5串TZBS-60型的高频检波器，观测系统为道具10米。十二次单边激发。应用这些试验仪器所进行的高分辨地震勘探在全区内一共获得由一千五百个地震记录，其中包括一千四百七十个生产记录，还有三十张实验记录。生产记录中的甲级有百分之九十三点五，乙级有九十一张，废品四张，其中记录的成品率就有百分之九十九点七三。经过安徽省的每天地质局的评论组对勘探的数据进行抽查和评价合格率在百分之九十七点八。能够达到这样的一个勘测结果已经是说明勘测的结果非常的准确了，通过对于地震勘探我们查明了安徽地区的断裂结构的构造的发育程度和其平面分布的主要情况，对其二煤层和九煤层这两个主要的煤层的煤矿埋藏的深度和其构造的形态特点都取到了一个比较好的地质效果。这次地震的勘探对于地下的断层的控制和对于断点的解释是在平面上发现组合断层一共有七条其中有正断层有六条，另外一个是逆断层，而鼓励的断点是九个，在这些断电中其中的断点产生的落差是十三米，而其他的断点的落差都小于十米的距离。
四、对于高分辨率的地震勘测的评价对于其发展前景的展望
通过对于安徽的地震勘探的实例的描述，我们可以看出，高分辨地震勘探对于矿质生产特别是对于煤矿的生产具有非常重要的作用，其利用高分辨地质勘探可以对于煤层埋藏的深度和其具体的形状都可以勘探的非常的准确，其准确性是比以往的传统的勘测的准确性要高的，而且对于断层的存在与否的解释也是比较准确的。如果高分辨地质勘探如果运用到真正的煤矿企业的生产当中的话，会对于生产作业起到非常大的作用。虽然高分辨地震勘探对于定量的解释上还应该进一步的提高技术，但是高分辨地质勘探相对于传统的地质勘探还是具有非常大的益处。高分辨地震勘探和其他的地震勘探的方法相比的话其具有很多其他的地质勘探所没有的优点，比如说具有探测能力强和解决的问题较多、成本低而且效率也很高。所以高分辨地震勘探对于矿质构造探测手段来讲具有很光明的发展前景的。
参考文献：
一、课程内容和教学目标
地震勘探新方法课程是在常规地震勘探技术基础上，使学生系统了解目前实际生产中正在或将要应用的新技术，课程改革的目标是将地震勘探领域主流及前沿的理论和技术及时地、更好地融入授课内容中，使学生能够及时了解学科前沿知识，把握学科发展方向。引导学生理解实际油田勘探开发过程中的多种关键地震方法，为今后开展实际油田勘探生产以及相关方法研究打下良好基础。具体目标和要求包括掌握地震勘探新技术的概念与特点，把握新技术研究现状与发展趋势。理论联系实际，正确理解地震勘探新技术的研究意义与技术要点。学会文献检索与查新，开展与专业相关的中英文文献阅读、分析与总结活动，提高学生实际文献检索、总结和独立思考的能力，培养学生的团队协作精神。
二、课程教学背景分析
1.地震勘探新方法课程教学内容特点分析。地震勘探新方法课程作为地震勘探原理的补充和延伸，与目前油田实际勘探开发紧密相关。课程涉及范畴较宽，内容繁多，包括VSP、井间地震技术、多波多分量地震技术、时移地震油藏监测技术、微地震技术等。课程中除新方法所对应基本物理方法的描述外，还涉及大量的形式复杂的数学公式及数学描述，以及多种地球物理信息和手段的分析、融合，甚至是多学科知识的交叉结合。此外，地震勘探新方法随计算机发展和学科间交叉融合快速发展。同时，地震勘探是基于基本地球物理勘探理论、方法与认识，并将数学物理方法应用于计算机实践的一门课程。实践性强是勘探地球物理方法课程共同的特点，本课程教学也不例外。实践注重培养学生动手解决实际问题的能力，在实践中加强对专业知识的理解和掌握，从而对每一种技术有较直观和深入的认识。地震勘探新方法课程授课时间较短，而该课程的教学目标是希望学生通过课堂学习、研讨和课下文献调研总结，以及实际资料实践，理解课程教授地震勘探新方法的基本原理、适用条件和发展趋势等，为从事地震勘探科研与生产工作奠定基础。总之，地震勘探新方法课程教学内容丰富，实践性强，对学生科研能力与实际工作能力的培养具有重要意义。
2.地震勘探新方法课程授课对象的特点分析。本课程的授课对象是勘查技术与工程专业和其他相关专业高年级本科生，该阶段的本科生既要完成预定课程的学习，同时还面临着就业或者考研的压力，可谓时间紧、任务重。因此，有效掌握地震勘探新方法是一个不小的挑战。同时在我们的大学校园里，还有部分大学生学习劲头不足，有明显的厌学现象。另外教学内容陈旧、课程理论性强、实用性差、教学过程单调、教学方法单一以及作业太重等因素都加剧了学生的厌学情绪。针对目前复杂多样的学生心理，教师如何最大程度地提高学生对本课程学习的积极性，让学生在有限的时间内更好地掌握所学知识是教学过程中的重点，也是本课程以及类似课程的教学难点。
三、教学方法改革与课程优化实践
1.精心备课，构建实际问题导向型的课堂教学模式，激发学生的学习兴趣。在我国的教学活动中，教师长期处于知识代言人的地位，掌握着话语主动权，这就导致了无法构建起平等、和谐的师生关系，也无法促使学生自由探索知识，无法调动学生的学习兴趣。因此要调动学生的学习积极性，激发他们的学习兴趣，教师就要努力构建合作机制的课堂氛围。首先教师应精心备课，包括必要的板书和多媒体教学课件。多媒体辅助教学将文字、图片、声音、动画视频图像融为一体，提供的信息量大，能生动形象地展示抽象的知识点，增强学生的感性认识。同时要准备具有代表性的勘探实例与勘探实际难题，引导学生思考。学生也可以通过实际问题的解决获得成就感，从而更加喜欢该课程。再次，本着“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”的目标，构建实际问题导向型的课堂教学模式。问题导向式教学突破了传统的教学模式，它用问题激发学生主动探索，变被动学习为主动学习。教师由讲授者转变为引导者、组织者和探索者。将讨论式、互动式、启发式以及案例式教学法运用进来，教师提出问题，请学生事先查阅文献，进行总结，初步提出解决方法，在课堂上一起讨论其可行性，锻炼学生的表达能力，提高其自信心，开拓思维，激发其研究兴趣。最后优化课程教学内容，强调学生在教学中的主体地位，用更多的时间引导学生独立思考，协助学生开展实践。
2.加强实践教学，引导学生独立阅读总结，培养动手能力。地震勘探新方法课程是一门实践性很强的课程。需要学生进行实际操作，教师准备实际油田资料和相关软件与程序模块，让学生自己动手，进行实际数据的分析、处理与解释，并对其中出现的问题进行及时解决和问题总结，加深体会，并培养良好的协作精神。安排学生分组进行相关问题文献的查阅、分析与总结，从而引导学生学会以问题为导向进行文献检索，培养必要的文献整理、总结等基本科研素养。培养学生的报告能力，提供充足机会并鼓励学生对自己所做的文献调研和实际问题解决方案、效果进行报告。教师的讲授要在学生自求自得而又遇到困难时，要以画龙点睛式的手法去贯通学生的思维，提高学生的认知能力，引导其深入理解研究问题，提高地震勘探新方法的教学效果。
3.关心、关爱学生，加强与学生的交流，给学生减负。国外在概说中国教育的特点，确切的说是缺点时认为：大学教育是知识的教育。正因如此，大学生成了世界大学生群体中学得最辛苦的一部分，他们要完成的课程数量多，所学知识过于专业化，过深、过难，考试呆板且频繁，知识学习的负担过重，使其主动学习的积极性不高，学习效率低，独立思考的能力差。地震勘探新方法课程的教学安排，充分分析了大四学生面临的毕业、考研及就业压力和处境，考虑到目前大学生的普遍心理情况和课程所针对高年级同学时间紧、压力大的特点，不能增加过多的学习负担，而应减轻学生学习的压力。地震勘探新方法课程减负具体实施措施包括注重学生能力的培养和对地震勘探新技术的认识与理解，减少作业量，尤其是死记硬背的知识点，通过生动、形象的教学材料和实实在在的勘探实例，鼓励学生提高学习效率，尽力做到在课堂上理解教学内容。在实践教学过程中，为学生提供实践工作所需的成熟软件和程序模块，并认真指导学生使用。同时在课程授课中帮助学生加深对地震勘探原理、资料处理等相关基础知识的理解，减轻考研同学专业复习的压力。
[中图分类号] P3 [文献码] C [文章编号] 1000-405X（2013）-4-151-1
地球是一个庞大而复杂的系统。这一系统在几十亿年不断发展演变的过程中记录下了大量的信息。而地球物理就是应用物理学的理论将这些蕴含于地球内部的宝贵信息发掘出来，以供人类使用的一门学科。
地球物理学通过研究目的的不同可分为理论地球物理学和应用地球物理学，前者目的在于研究地球内部结构及其发展演化，后者则是利用理论地球物理学发展过程中总结的方法来勘探有用矿床和石油，或应用于工程地质勘探、工程检测，环境探测和监测及环境保护等方面。
由于笔者所学专业偏重应用，故下文主要介绍勘探地球物理的有关信息。
地球物理学，顾名思义与物理学息息相关，正是基于物理学领域中取得系统规律性认识的力学、磁学、电学、波动学、热学和原子物理学等分支学科，相应的产生了重力、地磁、地电、地震、地热和放射性等分支学科及勘探方法。下面一一给出介绍。
重力勘探的物理基础是万有引力定律。它根据观测的地球重力的变化研究地球的构造，勘探与开发矿产资源，进行灾害的预测与防治，以及解决一些力所能及的地质问题。这种方法的基本原理简单地说就是通过重力仪测量出地表各处的重力异常（即实际重力值与正常重力值之差），然后根据地下不同密度的介质及不同的密度分界面在地表产生的万有引力（其竖直方向的分量即为重力分量部分）不同这一关键，推断地下构造的几何形态，岩石性质等。
磁法勘探则是基于磁学理论。它通过观测和分析由岩矿石或其他探测对象磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源等探测对象分布规律的一种方法。所谓磁异常，即实际观测到的磁场值与正常磁场值（认为地磁场是一个处于地球中心，轴向南北的磁偶极子导致的均匀磁化球场）之差。实际工作中，利用磁力仪可观测出磁异常。在应用方面，它已成功应用于直接寻找磁铁矿及其共生矿床；广泛应用于固体矿产、石油天然气构造的普查和不同比例尺的地质填图及深部，区域，全球构造的研究；与其他勘探方法配合应用于煤田火烧区探测、地热远景预测、考古、探雷与探潜、核电及为大型水电建设提供基础稳定性评价资料；探索性地应用于水文工程地质学问题中的圈定裂隙与滑坡监测、油气藏标志的磁异常、磁性检测和金属矿成因的剩磁应用等。
由电学理论发展而来的勘探方法称为电法勘探。由于实际工作的自然条件多种多样，故这一类勘探方法变种、分支方法也较多。它的原理比较复杂，简单的说就是通过地表电极供电，在地下建立电场，这时由于地下构造及不同物性岩层的存在，电场分布将呈现出一定的规律，我们在地表通过对不同位置电场值的测量，便可推断出地下构造及岩性，从而达到勘探目的。电法勘探通常用以勘查石油与天然气和煤田地质构造，寻找金属与非金属矿产，进行水文工程地质、城市环境与建筑基础及地下管线铺设情况的勘察等。
地震勘探是基于波动学理论的勘探方法。它依据地震波在地球内部的传播规律来推断地下介质的结构和岩性，从而达到勘探目的。简单地说，地震勘探就是通过某种方式激发地震波，激发的方式有天然地震、火山爆发等自然现象，也可以是人工爆炸、冲击、可控震源或其他人工震动源。当地震波产生后经地球内部介质传播到地表，由我们事先布置好的检波器接收记录。而地震波在不同物性的介质中传播规律有所不同，所以根据所记录到的信号，便能推断出地下构造的几何形态及岩性。地震勘探在石油勘探开发中具有举足轻重的地位，几乎所有石油公司都依赖地震解释来布设钻井。此外，地震勘探还能确定其他沉积矿床储集带（如煤、盐岩）的位置；在寻找地下水资源、地热资源、工程勘测、研究地壳和上地幔深部结构，测定大型建筑物、水坝、高速公路和海港结构的基岩深度，确定建筑物地下是否存在潜在的危险，是否在隧道或矿床钻探中会遇到岩石中的充填水等方面，地震勘探都发挥了重要作用。
关键词:
煤矿开采;巷探工程;地质雷达法;槽波地震法;地震勘探
煤炭在我国能源结构中占有重要比例，对我国经济发展意义重大。在煤矿生产中，运用地质勘探技术查明各种地质问题，对煤矿的安全高效生产具有重要意义。
1煤矿地质勘查技术
1．1巷探工程
利用矿井中的巷道来探测断裂构造、陷落柱等地质异常现象称为巷探。巷探在矿井地质工作中应用广泛。如图1，为了探测断层F1的位置和走向，向断层F1掘进探巷a、b、c。
1．2地球物理勘探技术
地球物理勘探指利用岩层密度、传播速度、弹性波、电性等物理性质的不同，进行地质勘查的一种技术方法。井巷二维地震勘探、震波超前探测、槽波勘探法、地质雷达勘探方法、高密度电阻率法和坑透法是目前最常用的物探技术。
1．2．1二维地震勘探
地震勘探是利用地下介质弹性和密度的不同，对人工激发地震波的响应进行观测、记录和分析，推测地下岩层的形态和性质的一种物探方法。通过沿测线布置炮点和检波点，对地震数据进行采集、解释和处理。
1．2．2震波超前探测
煤矿震波超前探测也是一种地震勘探技术，由于煤矿井下空间条件的限制，可供观测利用的空间十分有限，为充分利用井下空间，震波超前探测技术主要采用反射地震方法。即在巷道内尽可能多布置激发装置和接收装置，采集大量的地震波数据，以提高探测效果，更好地为煤矿生产服务。
1．2．3槽波勘探法
槽波地震勘探是煤矿探测断裂构造、陷落柱等地质异常体的常用方法。原理是利用地震波在不同密度介质中传播速度的差异，在密度大的介质中传播速度大于密度低的介质中传播速度。岩石密度大于煤层，因此地震波在岩层中传播速度大于煤层中传播速度。所以，在煤层中的地震波将有一部分在煤层底板与顶板接触面上发生全反射，形成一个沿煤层传播的槽波(导波或煤层波)。槽波在介质接触面会发生透射和反射，当槽波的变化被仪器探测到时，即可确定接触面的位置和大小。槽波地震勘探有透射波法与反射波法两种，透射波法分别在两条巷道中激发和接收槽波，根据槽波的变化，确定地质构造体是否存在，如图2。反射法在一条巷道中布置激发点与接收槽波，根据槽波反射信号，确定地质构造置，如图3。
1．2．4地质雷达勘探方法
地质雷达勘探是利用地层电性参数的不同，应用高频电磁脉冲波的反射作用，探测目标地层和地质现象的一种勘探方法。原理为利用雷达接收在不同地质界面上反射的电磁波，并根据反射电磁波的特征，对异常地质体探测和识别。对井下岩浆侵入体、断层、老窑和陷落柱等的探测具有良好的效果。在山西、河南、山东、安徽等地矿井应用广泛。
1．2．5高密度电阻率法
电阻率法指利用岩土的导电性，通过观测地层中电流场的分布规律，来分析地层中地质现象的一种地质勘探方法。高密度电阻率法是在煤矿勘探中应用的一种新的技术方法。
1．2．6坑透法
坑透法指应用发射器向地质异常体发射高频率无线电波，并监测电磁波在传播过程中的强弱情况，以确定地质异常体的位置和范围的一种勘探方法。其原理为不同电性岩层对电磁波能量吸收作用具有差异性，电阻率高的岩层对电磁波吸收作用强，电阻率低的岩层对电磁波能量吸收作用弱。同时，电磁波在地层断裂面会发生反射、折射和散射，电磁波能量也会减弱，一些地质异常体(如导水断层)也吸收电磁波。因此，可设计电磁波的发射点和接收点，电磁波通过地质异常体时，接收点无线电波明显减弱，设计多个发射点和接收点位置对地质异常体多次观测，即可确定其范围。
2煤矿开采地质勘探技术的发展方向
煤矿地质勘查是一项复杂的工作，除了传统钻探工程、巷探工程、地质雷达勘探和坑透法等勘探技术外，还应该发展地质勘查新技术，如三维地震、瞬变电磁等，综合利用多种地质勘查技术。并且将地质勘探技术与地理信息系统相结合，建立多元煤矿信息集成系统，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，实现对煤矿地质条件的精准评价、生产地质工作高效管理和突发性煤矿地质灾害的有效防治。
3结论
我国煤矿地质条件复杂，煤层褶皱、断层等地质构造发育对煤矿的安全生产造成严重影响，易引发煤矿生产事故。对于煤矿生产中遇到的各种地质问题，不但需要采用传统的地质勘探技术，还要发展新技术，对各种地质因素进行动态分析，综合应用多种勘探技术手段，为煤矿的安全高效生产提供地质预测预报保障。
参考文献:
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1.国内外发展现状
从80年代至现在，高分辨率地震、三维地震、发展开始成熟，而且井间地震、四维地震、多波多分量勘探等的新技术及方法方法开始应用，和勘探技术对应的检波器的型号也不断的发展，例如高性能压电检波器、四分量检波器、涡流检波器、四分量检波器等。初步统计得出，当前一共12个系列25种型号的检波器在油气资源地震勘探中使用。
国内地震检波器大约有五十多年的历史。五六十年代国内基本仿制苏联还有美国的检波器；七十年代国内自行研制地震检波器；八十年代主要为引进阶段，例如西安石油勘探总厂等。90年代以后，以增加高分辨率勘探为目的，物探局仪器总厂、西安石油勘探仪器总厂推出了一系列检波器，是的地震检波器的勘探得到扩展。近年来，MEMS技术发展很快，采用MEMS技术的数字地震检波器开始出现。ION公司以及SERCEL公司在2000年前后分别推出地震检波器，并且具有全数字的特点，开始在野外不断应用。数字检波器实质上是分辨率很高的微加速度计，国内对其研究还处于开始阶段。
2.高分辨率地震勘探对地震检波器的要求
2.1 地震勘探的基本原理
地震勘探基本原理如图1所示，激发之后地震波在遇到不同地层的分界面发生反射，设置在地面上的地震检波器把振动信号转换成电信号，电信号被地震数据采集系统检测，进行数字化并记录，通过分析地震数据就得到地震波运行的时间还有速度信息，进而得到地层分界面油气资源的埋藏深度。
图2为遥测地震油气资源勘探中的惯性传感器采集部分的结构，其采用24位的作为数据采集单元。
（1）信号只需要前一级的简单模拟过滤器，采用24位A/D进行转换，大大缩短模拟信号通道，有利于降低信号的失真度提高信噪比；
（2）对去假频（即防混叠）滤波器大大简化，提高滤波性能。
2.2 地震波的形成和衰减
将作业地层看成系统对待，震源激发出现的激发波形看成系统的输入信号，那么传输到达地面的地震波为系统的输出信号。输出信号主要由输入信号还有系统特性决定，即地震波波形为震源还有地层共同作用的产生的。地层对震波振幅、频率特性产生影响主要有三种。
2.3 分辨率公式
通常垂直分辨率的极限约等于主波长的1/4。当前使用的近似的时间分辨率公式，也就是“时间厚度”：
其中，—层速度，—视波长，—可分辨厚度。
以上公式前提是地震子波为理想的Ricker子波。相关证明得到：上述分辨厚度下，子波的过零点出现互相重合情况，叠加的合成波形在两个波峰位置产生波谷，波谷振幅为零，而且两个波峰分开。实际上地震子波不可能产生严格意义零相位的，并且反褶积没有将它其压缩成正峰。
3.动圈式检波器的讨论
3.1 检波器的动力学模型
检波器的动力学模型如下图，弹簧在检波器外壳上进行固定，弹簧上悬挂质量体，当存在地震信号时，外壳和大地一起振动，质量体通过弹簧带动做阻尼振动，力学方程如下：
3.2 噪声
在所有噪声源当中，一般环境噪声幅度最大，如刮大风检波器的噪声输出强度约20～80，小风达到为。安静地区大地振动的速度噪声峰峰值只，相应的噪声电压峰峰值。除了外界噪声源，检波器噪声包括惯性体的布朗噪声还有电阻热噪声。对于克量级的检波器，大地振动噪声高于布朗噪声4-5倍，因此检波器的布朗噪声能够忽略。电阻热噪声的噪声密度计算方法如下：
k—玻尔兹曼常数；T—绝对温度；R—线圈电阻值；检波器；线圈电阻；计热噪声密度只有。
3.3 常用的检波器组合方式
地震道通常是2-4个串检波器串并联，串并组合的方式及相关特点一般和石油勘探的目的相关。不同组合目的在于，利用有效波还有干扰波的不同，来干扰波进行抑制，并突出有效波。下表给出了不同检波器组合的性能特点。不同的检测波组合性能参数表如表1所示。
其中：n—检波器的总个数；—并联子串数；—子串检波器个数；；—为串组合的增益；—阻抗比（串组合和单只检波器的阻抗比值）；—为动态增量，在具体勘探当中，要按照油气藏探区的干扰波类型还有其频率特性以及勘探目的层深度和其它因素来对检波器的组合方式进行设计，目的是找到适合此藏区的特定通频带的组合。具体的组合点数根据施工区的表层特点来决定，当表层干扰十分严重时，采用点数的数量比较大，例如沙漠区勘探组合点数一般大于30个。
中图分类号：F407文献标识码： A
现阶段的开发利用，大部分属于浅层资源开发，但是随着浅层资源的枯竭，找矿重心将逐步向深部第二找矿空间转移，深井矿产资源也随之备受关注。同时，由于资源埋藏深度更深，因此，找矿难度也在逐渐增加，找矿对探测技术的要求也越来越高。要想取得从浅部过渡到中深部的找矿突破，传统的物探和化探勘探技术将起到至关重要的作用，特别是地球物理勘探便于控制，分辨力较高，也比较方便，在资源勘探中应用很广泛。因此，熟练掌握地质矿产知识，深入了解物探技术与方法，同时探索与发展新的物探技术手段，更好地服务于深部矿产资源的勘探与开发。
1 物探原理与分类
1． 1 物探原理
地球物理勘探又称物探，其原理就是应用物理学勘查和探索地球本体以及近地空间地下矿产资源、地质结构组成及形成与演化的一种方法与理论。它在资源勘探、工程建设、环境保护以及地质研究和灾害预测方面应用相当广泛。物探是借助不同的物探仪器测出地下各种地质体对地球物理场所产生的异常而得到的物理数据，通过分析和研究物理场的变化规律，结合有关的地质资料推断地下一定深度范围内地质体的分布规律等。在煤田地质勘探中利用不同的物探方法圈定含煤地层分布范围，确定被掩盖区煤层的位置，控制地质构造及解决其它地质问题。地球物理勘探的主要工作内容就是利用地质仪器对研究区域进行测量、接收测量区域的全部物理信息，通过适当有效的处理方法从这些信息中提取出我们所需要的信息，并根据地下矿体构造和围岩的物性差异，再结合地质条件进行分析，推测探测对象在地下的具置、分布范围和储量大小，以及反映相应物性特征的物理量等，作出相应的解释推断的图件。物探是地质调查和研究的重要手段和方法之一。
1． 2 物探的分类
物探按探测空间不同可以分为地面物探、航空物探、海洋物探和地下物探。其中地面物探应用最为广泛。根据探测物物性参数的不同，物探又可划分为重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震和放射性勘探。这些方法在固体矿产与油气资源勘查方面应用很广。
2物探方法的应用
2． 1 重力勘探
重力勘探根据地所处的空间位置的不同，可分为: 地面重力勘探、地下重力勘探、海洋重力勘探、航空重力勘探和卫星重力勘探。重力勘探的过程可分为三个阶段: 1) 根据承担的地质任务进行现场踏勘和编写技术设计; 2) 进行野外测量，采集有关的各种数据; 3) 对实测数据进行必须的处理和解释、编写成果图件及其报告。重力勘探常用于区域地质调查、矿产普查和勘探。其应用条件有: 1) 被探测的地质体与围岩的密度有一定的差异; 2) 被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件; 3) 干扰水平低。
2． 2 磁法勘探
磁法勘探是利用地壳内岩石之间的磁性差异所引起的磁场变化来寻找有用矿产资源和查明隐藏地质构造的一种物探方法。通常借助各种仪器发现和研究岩石间的磁异常，常用的仪器有磁秤、磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪、高精度测量用的光泵磁力仪以及超异磁力仪。磁法勘探应用于地质调查的各阶段。在地质填图时，磁法勘探可划分沉积岩、喷出岩、基性岩、超基性岩及变质岩的分布范围; 可研究沉积岩下面的基底构造; 查明各种控制成矿的构造。普查找矿时，磁法勘探可直接寻找磁铁矿床，与其他物探法配合间接寻找金属、油气等资源。在勘探磁铁矿时，可推断矿体的形状，指导布置钻孔和寻找钻孔旁侧及深部的盲矿。此外，还可用于研究深部地质构造和解决一些地质问题以及应用研究于考古方面。
2． 3 电法勘探
根据地壳性质及其时间特性和分布规律，我们可以推断矿体和地质构造的开关、大小、位置、产状和埋藏深度等物性参数，从而达到勘探的目的。电法勘探就是利用矿体与岩石的电磁学和电化学性质的差异，通过观测和研究人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性，来发现和寻找矿产资源和查明地质结构。其特点有: 得用物性参数多，场源装置形式多，观测内容或测量要素多及应用范围广等。岩石与矿石的物性参数主要有电阻率( ρ) 、导磁率( μ) 、极化特性包括人工体极化率η 和面极化系数λ 以及自然极化的电跃变Δε 和介电参数( ε) 。常见的电法勘探有岩土体电阻率测试法、三维直流电法和高密度电法。
2． 4 地震勘探
地震勘探的原理: 首先要人工激发地震波，利用其向地下传播过程中遇到不同弹性的物质会产生反射与折射波，用检波器接收这种波。通过分析与计算这些波的特点、传播时间、振动形状，推测判断地下岩层的性质、形态以及埋藏深度。在油气勘探方面应用极广，是直接找油的主要物探法，还可用于煤炭勘探、盐岩矿__床勘探、金属矿床勘探以及解决水文地质工程地质问题。
2． 5 放射性勘探
放射性勘探是随着原子能的发现及利用而迅速发展起来的，以研究岩石的放射性差异为基础，由于岩石中所含的放射性元素不同，含量也不同，因此这些放射性物质原子核衰变时放出的射线也不同，通过专业仪器观测与分析研究这些射线，达到寻找矿产资源的目的。同时还能解决水文、工程、环境地质在内的地质问题。由于放射性元素的衰变不受自身化学状态、温度、压力和电磁场的影响，因此其探测成果比较直观，容易解释，成本低、效率高、方法简便、不受环境干扰等突出优点。放射性探测可分为两大类: 天然放射性方法和人工放射性方法，前者有γ 测量法和α测量法，后者有χ 射线荧光法、中子法、光核反应法。
2． 6 综合物探
综合物探的发展与电子信息技术的发展同广泛应用密切相关。采用先进的精密电子仪器对地质结构进行探测，同时为了达到更好的勘探效果，信息更准确，采用两种和两种以上的物探方法组合，大大提高勘探效率和勘探信息的可靠性。其在地质灾害的探测、水文地质探测、工程质量的检测以及考古行业方面应用广泛，发展很快。
2.7 三维地震勘探
三维地震勘探技术是从二维地震勘探逐渐发展起来的，它把沿测线观测的二维地震勘探方法扩展到三维空间，由水平方向的X、Y 和深度方向的Z 构成三维空间，通过面积测量技术把观测系统布置在一定面积内，利用炮点和检波点的灵活组合获得与地下地质体相应的三维数据体，具有数据采集量大，对地质体的控制精度高，平面摆动位置基本可靠，具有很强的实用性。由于三维地震勘探获得的信息量丰富，能大大提高地下共炮点的数量和更真实地给出地下地质形态。所以它在探测小断层、褶曲、岩浆岩侵入、陷落柱、采空区、煤层赋存形态等方面具有很好的地质效果，为煤矿的合理开发，巷道、综采面的合理布置提供可靠的地质依据。
通过三维地震勘探方法可以了解盖层厚度、煤层分布及埋藏情况、地质构造情况等。在地震勘探的基础上利用电法勘探方法，尤其是采用瞬变电磁勘探方法可以了解煤层顶板、底板含水层的富水情况和断层的含水、导水情况等。物探成果可为煤矿建设和开发、地下水防治工作、优化矿井设计、合理布置采区和工作面、减少井巷工程浪费、提高资源回收，保障安全生产等方面提供重要的地质保证。
2.8瞬变电磁勘探
瞬变电磁法是以接地线源或不接地回线通以脉冲电流作为场源，激励探测目的物感生二次电流，在脉冲的间隙测量二次场随时间变化的响应。不同的岩层具有不同的电阻率，电法勘探就是通过测定地下不同地点不同深度的电阻率的差异来达到寻找目标地质体的目的。瞬变电磁法不受高阻屏蔽层的影响。瞬变电磁场的扩散距离随时间的推进而增加，扩散速度受介质电阻率影响，低阻扩散速度慢，高阻扩散速度快。它对低阻响应敏感且不受地形影响等特点。近年来用于探测煤层顶、底板富水区，探测老窑采空积水区等，成为一种有效的勘探方法。
3 结语
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）08-0146-02
“煤炭黄金十年”大大地推动煤炭地质事业的发展，尤其是煤田地震勘探技术的应用和煤田三维地震勘探技术的普及推广，为煤矿开采提供了更为有效的勘探手段和可靠的地质依据。[1]同时也推动了煤田地震勘探课程教学的改革与发展。我校资源勘查工程、地质工程、水文及水资源工程、地球信息科学与技术及煤与煤层气工程先后增加了煤田地震勘探教学内容或煤田三维地震勘探课程。[2]受“卓越计划”启发，就传统的煤田地震勘探教学谈谈自己的看法。
一、细化专业理论教学，掌握知识点
针对二维地震勘探观测系统设计教学，主要知识点包括以下几方面：其一，深刻理解观测系统概念、设计相关参数及相关参数的计算公式。其二，理解地面的观测方式与地下勘探的反射点对应关系，掌握利用综合平面图示法绘制观测系统图的要领，目的是对已知的观测系统参数通过图示的方法表达观测系统中炮点、检波点和排列的所有道，并确定满覆盖次数起止位置，会计算满覆盖次数的范围。其三，设计的观测系统在生产中如何实施。
（一）勘探深度与勘探的排列长度之间的关系
勘探排列长度与勘探深度一般是0.5～1.5倍的关系，视具体情况而定，主要依据以下计算公式来确定排列的参数。
设激发点移动道数为r，覆盖次数为n，仪器接收道数为N，S为与观测系统有关的常数，单边激发S=1，双边激发S=2；则有
r=NS / 2n
这里着重强调以下几点：
1.双边激发就是一个排列不动的情况下先后分别在两端激发；
2.中间激发时S=2；仪器接收道数为N，与排列长度有关，排列长度≈目的层埋深；
3.煤田二维地震勘探在浅层地震地质条件好的地区一般覆盖次数n=12次；
4.煤田地震勘探目的层比较浅，故道距一般采用10米。
（二）地面观测点与地下勘探目的层反射点之间的关系
大家知道地震勘探就是在地面进行人工炸药激发地震波向地下传播，遇界面反射回地表，检波器接受到信号传输仪器记录下来。那么地面观测点与地下界面的反射点之间的关系就是观测系统。综合平面图是反映观测系统关系的表达方式。
综合平面图示法是沿测线标出若干炮点和第一个排列的检波点。将检波点投影到过炮点的45度线上，过任一个检波点做垂线，垂线相交的炮线条数，即该CDP点的叠加次数。[3]
概念比较抽象，采用综合平面图示法画出相应的地下反射点就一目了然了。偏移距为0，采集道为12道3次覆盖观测系统图如图1所示。第一个反射点与地面测点横向位置一致，地面测点间距就是道距10米，而地下反射点CDP间距是5米。
从图1不难看出，测线50米处是满3次覆盖起点，放6炮所观测满3次覆盖的范围是75米。通过观测系统的制作可以了解到反射点CDP间距是5米，是接收道距10米的一半。
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图1 12道3次覆盖观测系统图
（三）观测系统在工程勘探中的移动方式
地震勘探野外数据采集施工是按放炮的顺序，对于一个固定的观测系统排列，简单理解看似整体搬家一样，炮和排列的相对位置不变，而实际施工起来为了省时省力，施工采用滚动的方式，放完一炮，相应下一炮的接收排列往施工前方滚动，收起后面不用的地震道，增加前面的备用道。
通过以上知识点的学习，把知识点联系起来就形成了对二维地震勘探由观测系统设计到工程实施过程的了解。
二、勘探工程观测系统设计
通过对二维地震勘探观测系统的学习，学生们基本上理解和掌握了观测系统设计的概念、参数和步骤。如果不联系实际或解决具体的地质问题，就难以与生产实际结合起来，所以理论学习结束后应布置课程设计一次，让同学们针对煤矿生产需求做一个煤田二维地震勘探的观测系统设计，让他们知道学有所用之道。
实例：某煤矿开采过程中，煤层（埋深500米，煤厚6米）突然缺失，无法继续进行生产，请问采用什么技术手段解决这一地质问题？请提供可行性方案。
课程设计初步方案：生产矿井煤层突然缺失初步判断为前方出现断层（断距应大于6米）导致煤层缺失，如何判断断层性质、断距大小最有效的技术手段应为二维地震勘探方法，因为目前地震勘探主要就是解决地质构造问题。那么根据已知煤层埋深可以分析判断以下观测系统参数：
1.根据目的层埋深可以判断排列长度是500米左右，由于煤层埋深浅，一般采用道距10米，满覆盖次12次就可以解决地质构造问题，那么根据炮间距与覆盖次数的计算关系式，初步确定排列长度为480米比较适宜。
2.在地层倾角不大或是单斜地层时，最好采用单边下倾激发，这里S=1。
3.如果要确定地下煤层缺失区构造，至少地面要勘探1000米（满12次覆盖），并且测线布置方向垂直构造走向。
4.采用综合平面图示法画出观测系统图可知这次地震勘探施工参数如下：加上附加段测线长度为1580米，偏移距为0，道距10米，48道采集道，总计地震生产物理点51个，测点159个。
总之，通过理论学习，了解观测系统设计是二维地震勘探工程观测系统设计的关键技术，覆盖次数、接收道数的多少决定炮点移动道数的多少，即决定炮间距，同时也决定地震勘探的工作量的大小；掌握综合平面图示法，可以位置画出观测系统图，可直观地看出目的层界面上地震观测次数，并可判断满覆盖次数的起止和范围及观测系统生产实施过程的滚动方式。
三、结束语
通过“卓越计划”培养模式的实施，应试教学过渡为动手解决问题能力培养模式，不仅了解了二维地震勘探原理、概念、基本的观测系统设计参数、计算公式及能解决什么样的地质问题，而且了解了针对煤矿生产遇到的具体问题，采用二维地震勘探方法是如何设计制作观测系统，并能够应用于生产的。这样，增加了学生学习煤田地震勘探的兴趣及创新能力，增强了为勘探服务的信念。
[ 注 释 ]
