煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置及探测方法与流程

1.本发明属于矿井物探设备领域，涉及一种井下探测装置，具体是煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置及探测方法。


背景技术：

2.瞬变电磁法是通过发射线圈向地质体发送瞬变一次场，这种迅速衰减的电场在地质体中感应出新的涡流场(二次场)，接收装置通过接收二次场的变化特征来探测地质异常体。
3.瞬变电磁法主要优点是施工方便，对煤矿井下采空区、熔岩发育区、断层、破碎带充水反演结果清晰。由于瞬变电磁法检测的是地质体的电性特征信号，所以对地质体的断层、陷落柱、煤层厚度等地质构造不敏感。
4.槽波地震法是应用矿井震波的透射、反射、频散原理，可以准确反演地质体的断层、陷落柱、煤层厚度等地质构造。由于槽波地震法检测的是地质体的震波，所以对煤矿井下采空区、熔岩发育区、断层、破碎带等地质异常体是否充水不敏感。
5.因此，常用的综合探测方法是两种方法的结合互补，即分别用瞬变电磁仪和槽波地震仪进行数据采集，分别对所采集的数据进行反演，圈定异常区后，成图作对比核实，而这种方法不仅过程繁杂且准确度不高。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置及探测方法，解决现有的综合探测方法中分别采用瞬变电磁仪和槽波地震仪进行数据采集处理后再对两个结果成图对比核实的探测方法准确度不高的技术问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
8.一种煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置，包括瞬变电磁线圈、震动检波电路、信号放大电路、数模转换电路、数字滤波电路和中央控制电路，其中，瞬变电磁线圈和震动检波电路的输出端均与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与数模转换电路的输入端相连，数模转换电路的输出端与数字滤波电路的输入端相连，数字滤波电路与中央控制电路相连。
9.本发明还包括以下技术特征：
10.所述的震动检波电路包括电阻r1-3、电阻r2-3、电阻r3-3、电阻r4-3、电阻r5-3、电阻r6-3、电阻r7-3、电阻r8-3、电容c1-3、电容c2-3、电容c3-3、电容c4-3、电容c5-3、电容c6-3、运算放大器ic1-3、运算放大器ic2-3、电源v1-3、电源v2-3、电源v3-3和电源v4-3，其中，电阻r1-3与电容c1-3并联，且并联的第一个公共端与外部传感器连接，并联的第二个公共端与运算放大器ic1-3输入正极、r2-3第一端共同连接，电阻r3-3第一端接地，电阻r3-3第二端与运算放大器ic2-3输入负极连接；电阻r2-3第二端与电容c2-3第一端连接，电容c2-3第二端与电阻r6-3第一端和运算放大器ic1-3的输出端共同连接，电阻r4-3第一端接地，电
阻r4-3第二端与运算放大器ic1-3第四端和v1-3共同连接；电阻r5-3第一端接地，电阻r5-3第二端与运算放大器ic1-3第五端和v2-3共同连接；电阻r6-3第二端与电容c3-3第一端连接，电容c3-3第二端运算放大器ic2-3输入正极连接，电阻r7-3第一端接地，电阻r7-3第二端与运算放大器ic2-3输入负极连接，电容c4-3第一端与运算放大器ic2-3输出极连接，电容c4-3第二端与电阻r8-3第一端连接，电阻r8-3第二端作为震动检波电路的输出端与信号放大电路的输入端连接，电容c5-3第一端接地，电容c5-3第二端与运算放大器ic2-3第四端和电源v3-3共同连接，电容c6-3第一端接地，电容c6-3第二端与运算放大器ic2-3第五端和电源v4-3共同连接。
11.所述的信号放大电路包括电阻r1-4、电阻r2-4、电阻r3-4、电阻r4-4、电阻r5-4、电阻r6-4、电阻r7-4、电阻r8-4、电容c1-4、电容c2-4、电容c3-4、电容c4-4、电容c5-4、电容c6-4、电容c7-4、电容c8-4、电容c9-4、电容c10-4、电容c11-4、运算放大器ic1-4、运算放大器ic2-4、运算放大器ic3-4、电源v1-4、电源v2-4、电源v3-4、电源v4-4、电源v5-4、电源v6-4、电源v7-4、电源v8-4、电源v9-4、电源v10-4、电源v11-4、电源v12-4、电源v13-4和线圈l-4，其中，运算放大器ic1-4输入正极与震动检波电路中的电阻r8-3第二端连接，运算放大器ic1-4输入负极与瞬变电磁线圈连接，电阻r5-4第一端与运算放大器ic1-4输出极连接；电容c1-4与电容c2-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic1-4第四极和电源v1-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v2-4连接；电阻r1-4和电阻r2-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic1-4第五极和电源v3-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v4-4连接；线圈l-4两端分别与运算放大器ic2-4输入正极和运算放大器ic2-4输入负极连接，电阻r6-4第一端与运算放大器ic2-4输出极连接，电容c3-4与电容c4-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic2-4第四极和电源v5-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v6-4连接；电阻r3-4与电阻r4-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic2-4第五极和电源v7-4连接，并联的第二个公共端与电源v8-4连接；电阻r5-4第二端与电容c5-4第一端连接，电容c5-4第二端与电容c6-4第一端连接，电容c6-4第一端与电阻r6-4第二端连接；电阻r7-4第一端与运算放大器ic3-4输入正极、电容c5-4第二端和电容c6-4第一端共同连接，电阻r7-4第二端与电容c11-4第一端连接，电容c11-4第二端与运算放大器ic3-4输出极连接，运算放大器ic3-4输出极作为信号放大电路的输出端与数模转换电路的输入端连接；电阻r8-4第一端与电源11-4连接，电阻r8-4第二端与运算放大器ic3-4输入负极连接；电容c7-4与电容c8-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic3-4第四极和电源v9-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v10-4连接；电容c9-4与电容c10-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic3-4第五极和电源v12-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v13-4连接。
12.所述的数模转换电路包括电阻r1-5、电阻r2-5、电阻r3-5、电阻r4-5、电阻r5-5、电阻r6-5、电阻r7-5、电阻r8-5、电容c1-5、电容c2-5、电容c3-5、电容c4-5、电容c5-5、电容c6-5、电容c7-5、电容c8-5、电容c9-5、电容c10-5、运算放大器ic1-5、运算放大器ic2-5、电源v1-5、电源v2-5、电源v3-5、电源v4-5、电源v5-5、电源v6-5、集成电路u1-5、集成电路u2-5、集成电路u3-5，集成电路u1-5型号为ad7792bruz，集成电路u2-5、集成电路u3-5型号为mp1471agj，其中，集成电路u1-5管脚x1与运算放大器ic1-5输入正极连接，电阻r2-5第一端接地，电阻r2-5第二端与电容c2-5第一端连接，电容c2-5第二端与运算放大器ic1-5输入负极连接，电阻r1-5第一端与电阻r2-5第二端和电容c2-5第一端共同连接；电容c1-5第一端
接地，电容c1-5第二端与电源v1-5和运算放大器ic1-5第四极共同连接；集成电路u2-5管脚x5与运算放大器ic2-5输入正极连接，电阻r4-5第一端作为数模转换电路的输入端与信号放大电路中的运算放大器ic3-4输出极连接，电阻r4-5第二端与电容c4-5第一端连接，电容c4-5第二端与运算放大器ic2-5输入负极连接，电阻r3-5第一端与电阻r4-5第二端和电容c4-5第一端共同连接；电容c3-5第一端接地，电容c3-5第二端与电源v3-5和运算放大器ic2-5第四极共同连接，电源v4-5与运算放大器ic2-5第五极连接；集成电路u3-5管脚in与运算放大器ic1-5输出极、电阻r1-5第二端和电容c5-5第一端共同连接，电容c5-5第二端与运算放大器ic2-5输出端和电阻r3-5第二端共同连接；电阻r5-5第一端接地，电阻r5-5第二端与集成电路u3-5管脚a和集成电路u3-5管脚b共同连接；电容c6-5第一端与集成电路u3-5管脚f1连接，电容c6-5第二端与电容c7-5第一端连接，电容c7-5第二端与电容c8-5第一端连接，电容c8-5第二端与电阻r7-5第一端连接，电阻r7-5第二端接地，电阻r6-5第一端与集成电路u3-5管脚f2连接，电阻r6-5第二端与电容c7-5第二端和电容c8-5第一端共同连接，集成电路u3-5管脚f3与电容c8-5第二端和电阻r7-5第一端共同连接；集成电路u3-5管脚y与电容c9-5第一端连接，电容c9-5第二端与电源v5-5连接且接地，集成电路u3-5管脚gnd与电阻r8-5第一端连接，电阻r8-5第二端接地，集成电路u3-5管脚vin与电容c10-5第一端连接，电容c10-5第二端与电源v6-5连接，且电容c10-5第二端作为数模转换电路的输出端与数字滤波电路的一个输入端连接。
13.所述的数字滤波电路包括电阻r1-6、电阻r2-6、电阻r3-6、电阻r4-6、电阻r5-6、电阻r6-6、电阻r7-6、电阻r8-6、电阻r9-6、电阻r10-6、电阻r11-6、电阻r12-6、电阻r13-6、电阻r14-6、电阻r15-6、电容c1-6、电容c2-6、电容c3-6、电容c4-6、电容c5-6、电容c6-6、电容c7-6、电容c8-6、电容c9-6、电容c10-6、电容c11-6、电容c12-6、电容c13-6、电容c14-6、运算放大器ic1-6、运算放大器ic2-6、电源v1-6、电源v2-6、电源v3-6、电源v4-6，其中，电容c1-6第一端作为数字滤波电路的一个输入端与数模转换电路中的电容c10-5连接，电容c1-6第二端与电阻r1-6第一端连接，电阻r1-6第二端与电容c3-6第一端、电阻r3-6第一端电阻和r2-6第一端共同连接，电容c3-6第二端与电阻r6-6第一端连接，电阻r6-6第二端与运算放大器ic1-6输出极连接；电阻r3-6第二端与电容c2-6第一端连接，电容c2-6第二端接地；电阻r2-6第二端与电容c4-6第一端和电容c5-6第一端共同连接，电容c4-6第二端与电阻r4-6第一端连接，电阻r4-6第二端接地；电容c5-6第二端与运算放大器ic1-6输入正极连接，运算放大器ic1-6输入负极与电容c7-6第一端连接，电容c7-6第二端与电阻r5-6第一端连接，电阻r5-6第二端接地；电容c8-6第一端与电容c7-6第二端与电阻r5-6第一端共同连接，电容c8-6第二端与电阻r8-6第一端连接；电容c6-6第一端与电源v1-6连接，电容c6-6第二端与运算放大器ic1-6第四极连接；电阻r7-6第一端与电源v2-6连接，电阻r7-6第二端与运算放大器ic1-6第五极连接；电阻r9-6第一端与运算放大器ic1-6输出极、电阻r6-6第二端和电阻r8-6第二端共同连接，电阻r9-6第二端与电容c9-6第一端连接，电容c9-6第二端与电容c10-6第一端和电阻r10-6共同连接，电容c10-6第二端与运算放大器ic2-6输入正极和电容c11-6第一端共同连接，c11-6第二端与电阻r11-6第一端连接，电阻r11-6第二端作为数字滤波电路的另一个输入端与中央控制电路的一个输出端连接；电阻r10-6第二端与电容c12-6第一端连接，电容c12-6第二端与电阻r14-6第一端连接，电阻r14-6第二端与运算放大器ic2-6输出极连接；电阻r12-6第一端与运算放大器ic2-6输入负极连接，电阻r12-6第
二端与电容c14-6第一端连接，电容c14-6第二端与电阻r15-6第一端连接，电阻r15-6第二端与运算放大器ic2-6输出极和电阻r14-6第二端共同连接，运算放大器ic2-6输出极作为数字滤波电路的输出端与中央控制电路的输入端连接，电容c13-6第一端与电源v3-6连接，电容c13-6第二端与运算放大器ic2-6第四极连接，电阻r13-6第一端与电源v4-6连接，电阻r13-6第二端与运算放大器ic2-6第五极连接。
14.所述的中央控制电路包括电阻r1-7、电阻r2-7、电阻r3-7、电容c1-7、电容c2-7、电容c3-7、电容c4-7、电容c5-7、电源vcc、二极管d1-7、集成电路u1-7、接插件j1-7、接插件j2-7、接插件j3-7、接插件j4-7、接插件j5-7、接插件j6-7，集成电路u1-7的型号为ap43771fbz，其中，接插件j1-7管脚in1、in2、in3、in4并联，集成电路u1-7管脚in1与集成电路u1-7管脚in2并联的公共端与接插件j1-7管脚in1、in2、in3、in4并联的公共端以及集成电路u1-7管脚in3共同连接；接插件j2-7管脚a、b、c、d并联，并联的公共端与集成电路u1-7管脚in4、集成电路u1-7管脚al、接插件j4-7管脚2和接插件j5-7管脚2共同连接；接插件j3-7管脚d1、d2、d3、d4并联，并联的公共端与集成电路u1-7管脚eoc、ce、clk、vcc、d1、d2、d3、d4、da并联后的公共端连接；电容c2-7第一端接地，电容c2-7第二端与接插件j4-7管脚3连接，接插件j4-7管脚1与电源vcc连接；电容c3-7第一端接地，电容c3-7第二端与接插件j5-7管脚3连接，接插件j5-7管脚1与电源vcc、电阻r2-7第一端和电阻r3-7第一端共同连接，电阻r2-7第二端与电容c4-7第一端连接，电容c4-7第二端与二极管d1-7正极连接，电阻r3-7第二端与电容c5-7第一端连接，电容c5-7第二端与二极管d1-7负极连接，二极管d1-7负极作为中央控制电路输入端与数字滤波电路中的运算放大器ic2-6连接；电容c1-7第一端作为中央控制电路输出端与数字滤波电路中的电阻r11-6第一端连接；接插件j6-7管脚1与电阻r1-7第一端连接，电阻r1-7第二端与电容c1-7第一端连接，电容c1-7第二端作为中央控制电路的输出端与数字滤波电路中的电阻r11-6连接；接插件j6管脚2与集成电路u1-7管脚in1、集成电路u1-7管脚in2并联的公共端以及接插件j1-7管脚in1、in2、in3、in4并联的公共端共同连接。
15.一种煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测方法，采用所述的煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置，具体包括以下步骤：
16.步骤一，将煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置切换到地震采集模式，给大地提供震源，震动检波电路接收震动信号，得到地震震动信号，地震震动信号通过信号放大电路进行信号放大，通过数模转换电路将模拟信号转换为数字信号，通过数字滤波电路将数字信号进行滤波处理，最后进入中央控制电路得到地震数据；
17.步骤二，用地震数据处理方法将中央控制电路中输出的地震数据进行反演，得到地震同相轴数据体；
18.步骤三，利用地震同相轴数据体绘制地震数据处理解释等深度构造图；
19.步骤四，将煤矿井下瞬变电磁-地震综合探测装置切换到瞬变电磁法模式，利用发射线圈向地质体发射瞬变一次场，接收线圈接收地质体二次电磁场信号，得到瞬变电磁信号，瞬变电磁信号通过信号放大电路进行信号放大，通过数模转换电路将模拟信号转换为数字信号，通过数字滤波电路将数字信号进行滤波处理，最后进入中央控制电路得到瞬变电磁采样数据；
20.步骤五，将瞬变电磁采样数据按瞬变电磁法的算法计算出视电阻率，并对瞬变电
磁采样数据进行深度反演计算，得到瞬变电磁视电阻率-视深度数据；
21.步骤六，利用瞬变电磁视电阻率-视深度数据，绘制瞬变电磁视电阻率等值线图；
22.步骤七，利用步骤三得到的地震数据处理解释等深度构造图作为基图，图中是不同深度范围的地质构造情况，将步骤六得到的瞬变电磁视电阻率等值线图作为对比图，二者进行对比分析；
23.步骤八，在相同深度情况下，判断是否同时存在地质构造和电阻率值相对较高的情况，若存在则说明探测结果准确，进入步骤九；若不存在则说明探测结果不准确，返回至步骤二；
24.步骤九，绘制瞬变电磁-地震探测综合成果图。
25.本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
26.(ⅰ)本发明的装置中综合了瞬变电磁探测方式与地震探测方式，其中，瞬变电磁线圈可以产生瞬变电磁场信号，震动检波电路可以产生地震信号，两种不同的信号通过电路传输至信号放大电路进行放大，放大后的信号首先进行数模转换，再分别将瞬变电磁场的模拟信号、地震的模拟信号转换为数字信号，然后通过滤波电路进行滤波整理，滤波整理后的信号最后进入中央控制电路，通过不同装置同时进行数据采集，统一对所采集的数据进行反演，地震法和瞬变电磁法的优势互补，而不是将两者简单地组合，分别以不同的测量装置采集数据，实时性强，特别适合于探测煤矿井下采空区、熔岩发育区、断层、破碎带充水等地质危害，解决了现有的综合探测方法中分别采用瞬变电磁仪和槽波地震仪进行数据采集处理后再对两个结果成图对比核实的探测方法准确度不高的技术问题。
27.(ⅱ)本发明的方法中，通过采用同一个煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置，同时实现地震法和瞬变电磁法的探测，利用地震法能够校正瞬变电磁法的深度系数，提高瞬变电磁法的反演精度；用地震法探测地质体的构造，来弥补瞬变电磁法的对构造不敏感的瑕疵；以瞬变电磁法探测地质体充水区，来弥补地震法对富水异常不敏感的瑕疵，达到全测区无盲点，解决了现有的综合探测方法中分别采用瞬变电磁仪和槽波地震仪进行数据采集处理后再对两个结果成图对比核实的探测方法准确度不高的技术问题。
附图说明
28.图1是本发明的煤矿井下瞬变电磁-地震综合探测装置的结构图；
29.图2是本发明中的瞬变电磁线圈的示意图；
30.图3是本发明中的震动检波电路的示意图；
31.图4是本发明中的信号放大电路的示意图；
32.图5是本发明中的数模转换电路的示意图；
33.图6是本发明中的数字滤波电路的示意图；
34.图7是本发明中的中央控制电路的示意图；
35.图8是本发明中的综合探测方法流程图。
36.以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
37.需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域
已知的零部件。
38.以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
39.本发明给出了一种煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置，如图1至图7所示，包括瞬变电磁线圈、震动检波电路、信号放大电路、数模转换电路、数字滤波电路和中央控制电路，其中，瞬变电磁线圈和震动检波电路的输出端均与信号放大电路的输入端相连，信号放大电路的输出端与数模转换电路的输入端相连，数模转换电路的输出端与数字滤波电路的输入端相连，数字滤波电路与中央控制电路相连。
40.上述技术方案中，本发明的装置中综合了瞬变电磁探测方式与地震探测方式，其中，瞬变电磁线圈可以产生瞬变电磁场信号，震动检波电路可以产生地震信号，两种不同的信号通过电路传输至信号放大电路进行放大，放大后的信号首先进行数模转换，再分别将瞬变电磁场的模拟信号、地震的模拟信号转换为数字信号，然后通过滤波电路进行滤波整理，滤波整理后的信号最后进入中央控制电路，通过不同装置同时进行数据采集，统一对所采集的数据进行反演，地震法和瞬变电磁法的优势互补，而不是将两者简单地组合，分别以不同的测量装置采集数据，实时性强，特别适合于探测煤矿井下采空区、熔岩发育区、断层、破碎带充水等地质危害，解决了现有的综合探测方法中分别采用瞬变电磁仪和槽波地震仪进行数据采集处理后再对两个结果成图对比核实的探测方法准确度不高的技术问题。
41.瞬变电磁线圈，如图2所示，它是通过接插件与信号放大电路进行连接，瞬变电磁线圈的主要作用是发射一次电磁场信号和接收瞬变电磁二次电磁场信号。
42.具体的，震动检波电路，如图3所示，用于拾取地震波信号，包括电阻r1-3、电阻r2-3、电阻r3-3、电阻r4-3、电阻r5-3、电阻r6-3、电阻r7-3、电阻r8-3、电容c1-3、电容c2-3、电容c3-3、电容c4-3、电容c5-3、电容c6-3、运算放大器ic1-3、运算放大器ic2-3、电源v1-3、电源v2-3、电源v3-3和电源v4-3，其中，电阻r1-3与电容c1-3并联，且并联的第一个公共端与外部传感器连接，并联的第二个公共端与运算放大器ic1-3输入正极、r2-3第一端共同连接，电阻r3-3第一端接地，电阻r3-3第二端与运算放大器ic2-3输入负极连接；电阻r2-3第二端与电容c2-3第一端连接，电容c2-3第二端与电阻r6-3第一端和运算放大器ic1-3的输出端共同连接，电阻r4-3第一端接地，电阻r4-3第二端与运算放大器ic1-3第四端和v1-3共同连接；电阻r5-3第一端接地，电阻r5-3第二端与运算放大器ic1-3第五端和v2-3共同连接；电阻r6-3第二端与电容c3-3第一端连接，电容c3-3第二端运算放大器ic2-3输入正极连接，电阻r7-3第一端接地，电阻r7-3第二端与运算放大器ic2-3输入负极连接，电容c4-3第一端与运算放大器ic2-3输出极连接，电容c4-3第二端与电阻r8-3第一端连接，电阻r8-3第二端作为震动检波电路的输出端与信号放大电路的输入端连接，电容c5-3第一端接地，电容c5-3第二端与运算放大器ic2-3第四端和电源v3-3共同连接，电容c6-3第一端接地，电容c6-3第二端与运算放大器ic2-3第五端和电源v4-3共同连接。
43.在上述技术方案中，震动检波电路采用二级放大的方式，电路设计时是将接收到的信号通过两步放大与调理，提高信号的振幅与响应，以便后期对信号的进一步处理，不仅能够在数据接收时起到滤波作用，还可以实现相应数据的检测，以便于后续利用检测数据实现进一步的芯片保护功能。
44.具体的，信号放大电路，如图4所示，用于将震动检波电路拾取的地震波信号进行
放大，包括电阻r1-4、电阻r2-4、电阻r3-4、电阻r4-4、电阻r5-4、电阻r6-4、电阻r7-4、电阻r8-4、电容c1-4、电容c2-4、电容c3-4、电容c4-4、电容c5-4、电容c6-4、电容c7-4、电容c8-4、电容c9-4、电容c10-4、电容c11-4、运算放大器ic1-4、运算放大器ic2-4、运算放大器ic3-4、电源v1-4、电源v2-4、电源v3-4、电源v4-4、电源v5-4、电源v6-4、电源v7-4、电源v8-4、电源v9-4、电源v10-4、电源v11-4、电源v12-4、电源v13-4和线圈l-4，其中，运算放大器ic1-4输入正极与震动检波电路中的电阻r8-3第二端连接，运算放大器ic1-4输入负极与瞬变电磁线圈连接，电阻r5-4第一端与运算放大器ic1-4输出极连接；电容c1-4与电容c2-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic1-4第四极和电源v1-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v2-4连接；电阻r1-4和电阻r2-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic1-4第五极和电源v3-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v4-4连接；线圈l-4两端分别与运算放大器ic2-4输入正极和运算放大器ic2-4输入负极连接，电阻r6-4第一端与运算放大器ic2-4输出极连接，电容c3-4与电容c4-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic2-4第四极和电源v5-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v6-4连接；电阻r3-4与电阻r4-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic2-4第五极和电源v7-4连接，并联的第二个公共端与电源v8-4连接；电阻r5-4第二端与电容c5-4第一端连接，电容c5-4第二端与电容c6-4第一端连接，电容c6-4第一端与电阻r6-4第二端连接；电阻r7-4第一端与运算放大器ic3-4输入正极、电容c5-4第二端和电容c6-4第一端共同连接，电阻r7-4第二端与电容c11-4第一端连接，电容c11-4第二端与运算放大器ic3-4输出极连接，运算放大器ic3-4输出极作为信号放大电路的输出端与数模转换电路的输入端连接；电阻r8-4第一端与电源11-4连接，电阻r8-4第二端与运算放大器ic3-4输入负极连接；电容c7-4与电容c8-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic3-4第四极和电源v9-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v10-4连接；电容c9-4与电容c10-4并联，并联的第一个公共端与运算放大器ic3-4第五极和电源v12-4共同连接，并联的第二个公共端与电源v13-4连接。
45.在上述技术方案中，信号放大电路的设计原理是根据信号类型的不同，分别对瞬变电磁信号以及地震信号进行初级放大，并将放大后的信号进入下一部电路进行二次放大，这样的设计可以使不同类型的信号分别进行放大，能够针对低噪声与高带宽不同电流信号放大的应用需求，实现在同一放大电路中，带宽与噪声的不同性能参数优化，可有效提升电流放大电路的噪声、增益、带宽和漂移等性能，实现高增益、高带宽和低噪声，且不影响其他信号的放大及其他处理，提高了信号处理的可靠性。
46.具体的，数模转换电路，如图5所示，用于将从信号放大电路接收的模拟信号转换为数字信号，包括电阻r1-5、电阻r2-5、电阻r3-5、电阻r4-5、电阻r5-5、电阻r6-5、电阻r7-5、电阻r8-5、电容c1-5、电容c2-5、电容c3-5、电容c4-5、电容c5-5、电容c6-5、电容c7-5、电容c8-5、电容c9-5、电容c10-5、运算放大器ic1-5、运算放大器ic2-5、电源v1-5、电源v2-5、电源v3-5、电源v4-5、电源v5-5、电源v6-5、集成电路u1-5、集成电路u2-5、集成电路u3-5，集成电路u1-5型号为ad7792bruz，集成电路u2-5、集成电路u3-5型号为mp1471agj，其中，集成电路u1-5管脚x1与运算放大器ic1-5输入正极连接，电阻r2-5第一端接地，电阻r2-5第二端与电容c2-5第一端连接，电容c2-5第二端与运算放大器ic1-5输入负极连接，电阻r1-5第一端与电阻r2-5第二端和电容c2-5第一端共同连接；电容c1-5第一端接地，电容c1-5第二端与电源v1-5和运算放大器ic1-5第四极共同连接；集成电路u2-5管脚x5与运算放大器ic2-5
输入正极连接，电阻r4-5第一端作为数模转换电路的输入端与信号放大电路中的运算放大器ic3-4输出极连接，电阻r4-5第二端与电容c4-5第一端连接，电容c4-5第二端与运算放大器ic2-5输入负极连接，电阻r3-5第一端与电阻r4-5第二端和电容c4-5第一端共同连接；电容c3-5第一端接地，电容c3-5第二端与电源v3-5和运算放大器ic2-5第四极共同连接，电源v4-5与运算放大器ic2-5第五极连接；集成电路u3-5管脚in与运算放大器ic1-5输出极、电阻r1-5第二端和电容c5-5第一端共同连接，电容c5-5第二端与运算放大器ic2-5输出端和电阻r3-5第二端共同连接；电阻r5-5第一端接地，电阻r5-5第二端与集成电路u3-5管脚a和集成电路u3-5管脚b共同连接；电容c6-5第一端与集成电路u3-5管脚f1连接，电容c6-5第二端与电容c7-5第一端连接，电容c7-5第二端与电容c8-5第一端连接，电容c8-5第二端与电阻r7-5第一端连接，电阻r7-5第二端接地，电阻r6-5第一端与集成电路u3-5管脚f2连接，电阻r6-5第二端与电容c7-5第二端和电容c8-5第一端共同连接，集成电路u3-5管脚f3与电容c8-5第二端和电阻r7-5第一端共同连接；集成电路u3-5管脚y与电容c9-5第一端连接，电容c9-5第二端与电源v5-5连接且接地，集成电路u3-5管脚gnd与电阻r8-5第一端连接，电阻r8-5第二端接地，集成电路u3-5管脚vin与电容c10-5第一端连接，电容c10-5第二端与电源v6-5连接，且电容c10-5第二端作为数模转换电路的输出端与数字滤波电路的一个输入端连接。
47.在上述技术方案中，数模转换电路的设计原理是根据信号类型的不同，分别对瞬变电磁信号以及地震信号进行数模转换，这样可以使不同类型的信号分别进行数模转换，同时也不会影响其他信号的处理，不同通道的数据处理方式，同时也提高了信号处理的效率，该提供一个稳定、准确的电压二进制开关，减小单次能切换的最大电流，并采用分段单位电流的设计，减小逻辑的复杂度。
48.具体的，数字滤波电路，如图6所示，用于将瞬变电磁线圈发出的瞬变电磁和从数模转换电路传出的地震波信号进行滤波处理，包括电阻r1-6、电阻r2-6、电阻r3-6、电阻r4-6、电阻r5-6、电阻r6-6、电阻r7-6、电阻r8-6、电阻r9-6、电阻r10-6、电阻r11-6、电阻r12-6、电阻r13-6、电阻r14-6、电阻r15-6、电容c1-6、电容c2-6、电容c3-6、电容c4-6、电容c5-6、电容c6-6、电容c7-6、电容c8-6、电容c9-6、电容c10-6、电容c11-6、电容c12-6、电容c13-6、电容c14-6、运算放大器ic1-6、运算放大器ic2-6、电源v1-6、电源v2-6、电源v3-6、电源v4-6，其中，电容c1-6第一端作为数字滤波电路的一个输入端与数模转换电路中的电容c10-5连接，电容c1-6第二端与电阻r1-6第一端连接，电阻r1-6第二端与电容c3-6第一端、电阻r3-6第一端电阻和r2-6第一端共同连接，电容c3-6第二端与电阻r6-6第一端连接，电阻r6-6第二端与运算放大器ic1-6输出极连接；电阻r3-6第二端与电容c2-6第一端连接，电容c2-6第二端接地；电阻r2-6第二端与电容c4-6第一端和电容c5-6第一端共同连接，电容c4-6第二端与电阻r4-6第一端连接，电阻r4-6第二端接地；电容c5-6第二端与运算放大器ic1-6输入正极连接，运算放大器ic1-6输入负极与电容c7-6第一端连接，电容c7-6第二端与电阻r5-6第一端连接，电阻r5-6第二端接地；电容c8-6第一端与电容c7-6第二端与电阻r5-6第一端共同连接，电容c8-6第二端与电阻r8-6第一端连接；电容c6-6第一端与电源v1-6连接，电容c6-6第二端与运算放大器ic1-6第四极连接；电阻r7-6第一端与电源v2-6连接，电阻r7-6第二端与运算放大器ic1-6第五极连接；电阻r9-6第一端与运算放大器ic1-6输出极、电阻r6-6第二端和电阻r8-6第二端共同连接，电阻r9-6第二端与电容c9-6第一端连接，电容c9-6第
二端与电容c10-6第一端和电阻r10-6共同连接，电容c10-6第二端与运算放大器ic2-6输入正极和电容c11-6第一端共同连接，c11-6第二端与电阻r11-6第一端连接，电阻r11-6第二端作为数字滤波电路的另一个输入端与中央控制电路的一个输出端连接；电阻r10-6第二端与电容c12-6第一端连接，电容c12-6第二端与电阻r14-6第一端连接，电阻r14-6第二端与运算放大器ic2-6输出极连接；电阻r12-6第一端与运算放大器ic2-6输入负极连接，电阻r12-6第二端与电容c14-6第一端连接，电容c14-6第二端与电阻r15-6第一端连接，电阻r15-6第二端与运算放大器ic2-6输出极和电阻r14-6第二端共同连接，运算放大器ic2-6输出极作为数字滤波电路的输出端与中央控制电路的输入端连接，电容c13-6第一端与电源v3-6连接，电容c13-6第二端与运算放大器ic2-6第四极连接，电阻r13-6第一端与电源v4-6连接，电阻r13-6第二端与运算放大器ic2-6第五极连接。
49.在上述技术方案中，数字滤波电路的设计原理是根据信号类型的不同，分别对瞬变电磁信号以及地震信号进行滤波处理，可以使不同类型的信号分别进行数字滤波，在处理一种类型数据时，不会影响其他信号的处理，不同通道的数据分别处理的方式，提高了信号处理的效率和可靠性，且该电路将掺杂各种噪声的有效信号进行调理放大，滤除各种噪声，数字滤波电路能够对采集信号的毛刺、脉冲等进行滤波处理，消除响应延时的影响。
50.具体的，中央控制电路，如图7所示，用于将控制信号输出至数字滤波电路进行数字滤波处理，并将数字滤波电路处理后的信号输入至中央控制电路进行处理，包括电阻r1-7、电阻r2-7、电阻r3-7、电容c1-7、电容c2-7、电容c3-7、电容c4-7、电容c5-7、电源vcc、二极管d1-7、集成电路u1-7、接插件j1-7、接插件j2-7、接插件j3-7、接插件j4-7、接插件j5-7、接插件j6-7，集成电路u1-7的型号为ap43771fbz，其中，接插件j1-7管脚in1、in2、in3、in4并联，集成电路u1-7管脚in1与集成电路u1-7管脚in2并联的公共端与接插件j1-7管脚in1、in2、in3、in4并联的公共端以及集成电路u1-7管脚in3共同连接；接插件j2-7管脚a、b、c、d并联，并联的公共端与集成电路u1-7管脚in4、集成电路u1-7管脚al、接插件j4-7管脚2和接插件j5-7管脚2共同连接；接插件j3-7管脚d1、d2、d3、d4并联，并联的公共端与集成电路u1-7管脚eoc、ce、clk、vcc、d1、d2、d3、d4、da并联后的公共端连接；电容c2-7第一端接地，电容c2-7第二端与接插件j4-7管脚3连接，接插件j4-7管脚1与电源vcc连接；电容c3-7第一端接地，电容c3-7第二端与接插件j5-7管脚3连接，接插件j5-7管脚1与电源vcc、电阻r2-7第一端和电阻r3-7第一端共同连接，电阻r2-7第二端与电容c4-7第一端连接，电容c4-7第二端与二极管d1-7正极连接，电阻r3-7第二端与电容c5-7第一端连接，电容c5-7第二端与二极管d1-7负极连接，二极管d1-7负极作为中央控制电路输入端与数字滤波电路中的运算放大器ic2-6连接；电容c1-7第一端作为中央控制电路输出端与数字滤波电路中的电阻r11-6第一端连接；接插件j6-7管脚1与电阻r1-7第一端连接，电阻r1-7第二端与电容c1-7第一端连接，电容c1-7第二端作为中央控制电路的输出端与数字滤波电路中的电阻r11-6连接；接插件j6管脚2与集成电路u1-7管脚in1、集成电路u1-7管脚in2并联的公共端以及接插件j1-7管脚in1、in2、in3、in4并联的公共端共同连接。
51.在上述技术方案中，中央控制电路的设计是通过集成电路及其他接插件组合的方式，使大量的瞬变电磁信号以及地震信号能够得到及时有效的分析处理，提高控制效率的同时，电路的功耗也相对较低，能够提高整个系统的运行效率，使得控制更加方便，用户不需要到各部件处单独设置参数或者改变开关状态。
52.本发明还给出了一种煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测方法，如图8所示，采用煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置，具体包括以下步骤：
53.步骤一，将煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置切换到地震采集模式，给大地提供震源，震动检波电路接收震动信号，得到地震震动信号，地震震动信号通过信号放大电路进行信号放大，通过数模转换电路将模拟信号转换为数字信号，通过数字滤波电路将数字信号进行滤波处理，最后进入中央控制电路得到地震数据；
54.步骤二，用地震数据处理方法将中央控制电路中输出的地震数据进行反演，得到地震同相轴数据体；
55.步骤三，利用地震同相轴数据体绘制地震数据处理解释等深度构造图；
56.步骤四，将煤矿井下瞬变电磁-地震综合探测装置切换到瞬变电磁法模式，利用发射线圈向地质体发射瞬变一次场，接收线圈接收地质体二次电磁场信号，得到瞬变电磁信号，瞬变电磁信号通过信号放大电路进行信号放大，通过数模转换电路将模拟信号转换为数字信号，通过数字滤波电路将数字信号进行滤波处理，最后进入中央控制电路得到瞬变电磁采样数据；
57.步骤五，将瞬变电磁采样数据按瞬变电磁法的算法计算出视电阻率，并对瞬变电磁采样数据进行深度反演计算，得到瞬变电磁视电阻率-视深度数据；
58.步骤六，利用瞬变电磁视电阻率-视深度数据，绘制瞬变电磁视电阻率等值线图；
59.步骤七，利用步骤三得到的地震数据处理解释等深度构造图作为基图，图中是不同深度范围的地质构造情况，将步骤六得到的瞬变电磁视电阻率等值线图作为对比图，二者进行对比分析；
60.步骤八，在相同深度情况下，判断是否同时存在地质构造和电阻率值相对较高的情况，若存在则说明探测结果准确，进入步骤九；若不存在则说明探测结果不准确，返回至步骤二；
61.步骤九，绘制瞬变电磁-地震探测综合成果图。
62.在上述技术方案中，本发明的方法中，通过采用同一个煤矿井下瞬变电磁-地震综合超前探测装置，同时实现地震法和瞬变电磁法的探测，利用地震法能够校正瞬变电磁法的深度系数，提高瞬变电磁法的反演精度；用地震法探测地质体的构造，来弥补瞬变电磁法的对构造不敏感的瑕疵；以瞬变电磁法探测地质体充水区，来弥补地震法对富水异常不敏感的瑕疵，达到全测区无盲点，解决了现有的综合探测方法中分别采用瞬变电磁仪和槽波地震仪进行数据采集处理后再对两个结果成图对比核实的探测方法准确度不高的技术问题。