目前我国大规模的基础设施建设正在蓬勃发展，其中包括大量的铁路、地铁、引水等隧道建设和各种矿山的巷道开采。由于隧道及井巷多为隐蔽工程，且深埋于地下，其岩体的工程地质、水文地质条件复杂多变。加上隧道工程的山地条件增多，井巷工程的开采深度加大，通常在工程勘探阶段查明其相关的岩体特征以及可能存在的不良地质体的位置、规模和性质是极其困难的。在这种情况下，隧道及井巷工程施工过程中对前方地质条件的不可预见性增强，所造成的掘进头遭遇断层构造、煤与瓦斯突出、老空区、软弱岩层坍塌、突水等事故频频发生，不仅造成大量的经济损失，而且带来惨重的人员伤亡。因此为了避免由于勘探不精准而造成的地质灾害，在井巷施工过程中，必须采用科学、合理的方法进行超前探测与预报。在多种超前探测方法中，反射地震波法是应用最多的一种方法。其中TSP法（隧道地震超前预报法）和TVSP法（隧道垂直地震剖面法）都是依据反射波原理进行超前探测。在国内进行超前探测，应用最多的还是TSP系统。本文以地震反射波法为理论基础，参考TSP法和TVSP法中的优点，进而设计出一套新型井下超前探测系统，即12道集中式地震仪。本文首先对采集板和控制板进行了设计：通过模拟信号调理电路，完成模拟信号的滤波和线性放大；采用Delta-Sigma型24位A/D转换芯片，它不需要传统的浮点放大器与抗混叠滤波器等模拟电路，大幅度增加了系统的瞬时动态范围，提高了采集精度，而且集成度更高，降低了采集站的总重量和总功耗；设计FPGA接口电路，将A/D转换电路中输出的串行数据读出且缓存，并转换为并行数据流，实现与ARM接口的数据传输；选用ATMEL公司的AT91RM9200芯片完成ARM最小控制系统的设计，提高了系统的性能和工作效率。在硬件设计的基础上，完成采集系统测控软件的设计：设计基于Linux的AT91RM9200驱动程序；介绍了运行于工控机（主机）的地震数据采集管理软件，采用多线程技术；使用C语言设计了运行于采集站的采集软件和触发控制软件，实现主机通过网口（以太网）向ARM传输各种指令，进而完成数据采集。最后通过对地震仪样机进行系统基本性能测试，包括检波器测试和采集通道测试；然后结合震源在野外进行了实验，得到令人满意的结果，达到了预期目标。