YDZA直流電法儀全說明

1、YDZ(A)直流電法儀全說明YDZ(A)防爆數(shù)字直流電法儀使用說明書煤炭科學研究總院西安分院發(fā)布井下電法基本原理礦井直流電法屬全空間電法勘探。它以巖石的電性差異為基礎，與地面電法不 同，在全空間條件下建場，在地下巷道中進行電法測量工作，地下電流通過布置在 巷道內的供電電極在巷道周圍巖層中建立起全空間穩(wěn)定電場，該穩(wěn)定電場特征取決 于巷道周圍巖石的電性特征及其賦存狀態(tài)，測量該電場的變化規(guī)律，使用全空間電 場理論處理和解釋，就可找到巷道周圍巖石中引起電場變化的水文、地質構造等規(guī) 律。1(井下高分辨直流電法技術井下直流電法的方法技術很多，巷道迎頭超前探測使用三點一一三極探測法效 果好；在工作面采用高分

2、辨電測深法和電透法效果好。高分辨電測深法是研究某一深度方向地層電性變化的規(guī)律，從而獲得該深度方 向上地層中各井下電法探測原理示意圖板頂煤層A + M NB 電流線底板P s溶洞實測視電阻率曲線種地質信息的一種物探方法(參見原理示意圖)。它是在同一點逐次增大供電電 極距，使勘探深度由小逐漸變大，觀測測量點附近沿深度方向由淺到深巖石電阻率 的變化特征。它主要用于研究解決電性分層和水文地質問題。該技術改變了傳統(tǒng)的探測方法和解釋方法，包括 ：(a)不使用傳統(tǒng)容易的對數(shù)坐標，而使用難度較大的算術坐標，進行高密度采集數(shù)據(jù)；(b)改變過去單點解釋方法，使用新的斷面連續(xù)解釋方法，能大大提高物探解釋的準確性；(

3、c)確定相應方法判斷解釋潛在突水通道的物探標準。井下采集第一手資料是反映巖石電性特征的視電阻率，使用西安分院研制的具有國內先進水平的礦井電法專用軟件進行處理和解釋：(1)單獨提取視電阻率中的含水信息一一用于解釋工作面巷道底板50m深度內的含水、導水規(guī)律，潛在的突水通道。(2)單獨提取視電阻率中的巖石電性分層信息一一用于解釋工作面底板隔水層 厚度、含水層厚度、含水層原始導升高度。(3)超前探測一一井下巷道側幫、迎頭前方 5060米內的斷層及含水、導水構 造。(4)立體成圖一一對工作面底板下不同深度進行類似“CT成像的斷面、平面 切片，分離出電法含水異常區(qū)域，得到視電阻率低阻異常斷面圖、平面圖，進

4、行立 體解釋。礦用防爆直流電法儀井下電法是把直流電法探測技術引用到煤礦井下的電阻率探測技術，我院研制 生產的YDZ（A）（原型號DZHIIA）數(shù)字直流電法儀依然是我國目前唯一的防爆直流電 法儀，曾被煤炭部列為重點推廣的科研成果之一。該技術在井下全空間條件下建場，使用全空間數(shù)據(jù)處理和解釋方法，可探測巷 道周圍的斷層破碎帶、隱伏含水構造、潛在突水點、確定隔水層厚度、掘進巷道的 超前探測以及解決井下與采煤直接相關的其它地質問題。井下直流探測技術在邯鄲、肥城、兗州、新汶、開灤、邢臺、焦作、淄博、晉 城、鄭州等礦區(qū)的得到推廣應用，均取得了良好的探測效果，創(chuàng)造了可觀的社會經 濟效益。儀器主要技術指標：防爆

5、類型：本質安全型防爆合格證號:2044139煤礦安全標志編號:20046002靈敏度：1微伏電壓測量范圍:0,?2V極化電位補償:?1000mV動態(tài)范圍:130db供電電壓：90V （幅值）供電電流：70mA（幅值）外型尺寸:310mnX 240mrK 160mm應用范圍：1、煤層底板斷裂破碎帶的探測煤層頂、底板斷裂破碎帶通常是高壓含水層導水的良好通道，即使落差小、不透水的斷層或斷層破碎帶，在采動人為作用打破地下平衡狀態(tài)后，也會導水而引發(fā) 突水。因此，在工作面回采前，探明這些地質構造尤顯重要，以保證安全生產。針 對這一問題，曾在肥城礦務局大封礦井下采用對稱四極測深法和偶極剖面對9107工作面開

6、采的九號煤層底板斷裂破碎帶進行了實際探查，效果明顯。9107工作面回風巷電法探測。實測結果，兩種電性圖件上的3346點和6064點，均出現(xiàn)低阻異常，直觀反映出兩處斷裂破碎的存在位置和影響范圍，依此結果 工作面經注漿改造后，安全采出為煤炭 5.4萬噸。2、煤層底板分層定厚探測兗州礦務局楊村煤礦-273水平運輸巷在掘進過程中，發(fā)現(xiàn)了幾條落差較大的正 斷層，將下伏本溪群的十四灰及奧灰抬高了幾十米，為預防突水，要求查明底板到 奧灰頂界的隔水層厚度和十四灰含水層厚度。井下電法探測結果，推斷20050號點之間底板到十四灰頂界隔水層厚度為30.834.8m,十四灰層厚5.06.2m ,奧灰頂界深40.545

7、.3m, F1, F2斷層總落差 18m左右，將十四灰和奧灰抬高約18m使底板距十四灰隔水厚度由60號點的 33.5m減到27號點的21.0m, 1720號點只有16m左右，后經驗證與實際吻合，于 是礦上依此修改了大巷掘進方向，節(jié)省巷道工程1500m可節(jié)名經費500萬元左右。3、超前探測斷層邯鄲礦務局王風礦采用井下電法在 1966工作面探測，推斷出與巷道平行的 F1 斷層，切眼上部和F1斷層平行，下部切眼為層距巷道距離有變化， 2號探測為距 離21m 1號點是29m推斷結果與實際分布基本一致。4、帶壓開采條件的評價肥城礦務局白莊礦8402工作面是八號煤層首采工作面，下距本溪群五灰30多米，五灰

8、層厚7m左右，由于斷層多，五灰水壓大，構造復雜，嚴重威 脅八號煤層采掘安全，為查清五灰內含水地段及其連通性，采用了井下直流電測深 法。8402工作面電阻率異常。電法在對五灰分層定厚的基礎上，推斷低阻異常部位 為含水地段且局部連通性較好，自140號點向200號點方向五灰富水性依次增強， 其中200號點五灰上部35.539.0m處富水性較強，260號點五灰頂、底部均含 水。經回采物探結論正確，電法圈定的五灰及奧灰富水點，在回采過程中又突水 198.8m2/h,依據(jù)物探結論采取了有效防治措施，在底板帶壓條件下，安全采煤 8.9萬噸，提高了資源回采率。5、老窯積水區(qū)的探測河北張家口地區(qū)雞鳴山煤礦區(qū)內老

9、窯采空區(qū)遍布，又無資料記載，幾年來曾發(fā) 生多次老窯突水事故，1990年10年月掘進360水平三采區(qū)干子股煤層集中回風山 巷道時，發(fā)現(xiàn)工作面有淋水預兆，懷疑是老窯采空積水，為了準確判定上部采空區(qū) 積水位置，邯鄲礦務局采用了井下直流電法進行了超前探測。探測結果推斷：采空區(qū)和富水帶位于標高+401425m打鉆驗證出水標高為 402m 從1990年11月24日12月31日36天時間放出老窯積水約 2.22萬 噸，到1991年5月積水才全部放完，共放老窯積水 8萬噸，避免了一次嚴重的老 窯突水事故，保證了安全生產，帶來了可觀的經濟效益和社會效益。由上看出，井下直流電法是勘查礦井地質構造及水文地質條件的行

10、之有效的物 探手段，是煤礦安全生產和防治水害方面不可缺少的測試手段之一。一、概述近幾年，井下直流電法探測巷道頂、底板隔水層厚度、斷列破碎帶、含水和導水構造等取得了明顯的地質效果。由于巖石電阻率大小主要取決于空隙內的富水性 和孔隙空間特性。所以電阻率成象對于識別采煤工作面隱伏斷層、破碎帶、陷落 柱、尤其含水、導水破碎帶；甚至潛在的突水點都有明顯的地質效果。YDZ(A)防爆數(shù)字直流電法儀是為煤礦井下含有瓦斯、煤塵、粉塵等爆炸性危險 環(huán)境中探測含水和導水地質小構造而設計制造的勘探儀器。二、技術指標：防爆形式：礦用本質安全型，防爆標志:ExibI(150?)。使用環(huán)境條件：環(huán)境溫度:0 +40?平均相

11、對濕度:?95%(+25?)大氣壓力：86kPa106kPa電氣性能：電法儀的主要技術指標供電電壓供電電流80V <65mA電流精度：1,? 一個字。接收電壓范圍：？2.5VA/D轉換器:24bit動態(tài)范圍：80dB非線性度:0.005%電壓精度：0.1%? 一個字三、工作原理：YDZ(A)防爆數(shù)字直流電法儀(以下簡稱電法儀)是井下電法勘探儀器，也可用于地面進行電法探測地質構造。由 9節(jié)1.8Ah鋰電池組成5.4 Ah 10.8V電池組，逆 變電路，整流濾波電路，極性變換發(fā)射輸出，單片機控制電路，接收電路，顯示、 存儲、通訊等電路組成。電法儀的各功能板如圖1所示，電池輸出的直流電壓經逆變

12、升壓電路產生 70 或100V的高壓，經整流濾波、極性變換輸出，通過 AB供入大地；同時通過MNg收 大地的感應信號，經A/D轉換器放大并轉換成數(shù)字后送給單板機存入存儲器。存儲 器中的數(shù)據(jù)通過RS232串行通訊口進行數(shù)據(jù)交換；供電時間有可選。供出的電流在 顯示器上顯示。A整流電路 逆變升壓 電流電壓 變頻輸出 電路B取樣電路存儲器串口通訊單片計算機顯示器M A/D轉換器電源電路鍵盤N圖1電法儀的組成四、使用、檢修注意事項：1 .該儀器可用于煤礦井下含有瓦斯、煤塵、粉塵等爆炸性危險環(huán)境中探測地質小構造。下井前要對儀器進行仔細檢查，確保儀器的防爆性能和電氣性能符合設計要求。2 .每次探測前，要將儀

13、器中以前存儲的數(shù)據(jù)刪除，以免本次探測數(shù)據(jù)存儲 空間不足。3 .檢修時不得改變電路參數(shù)，元器件型號、規(guī)格、參數(shù)，澆封部分維修完后重新用硅橡膠澆封。4 .更換電池時要用相同型號的電池，更換后要用硅橡膠澆封。5 .使用時避免猛烈碰撞，直接淋水。用完后應清潔。6.儀器長期不用時，應清潔表面，放在下面環(huán)境中貯存，并且每三個月充放電兩次。溫度:-40 +55?相對濕度:?80%氣壓：86kPa 106kPa（無腐蝕性氣體）。7（充電應在井上安全的場所進行。串口通訊只能在地面連接。8（嚴禁在井下拆開儀器進行任何操作。9（澆封用90-33硅橡膠，固化劑用正硅酸乙脂和催化劑二月桂乙酸乙脂，按100:3:2的比例

14、混合均勻澆封。澆封應審固可靠，無氣泡，最小厚度應大于2mm五、YDZ（A）®防爆數(shù)字直流電法儀操作說明1、面板介紹面板如下圖。2、鍵盤按鍵功能簡介電法儀鍵盤為行列式分布密封鍵盤，由數(shù)字鍵0-9及小數(shù)點和控制鍵組成。ON :開機，顯示 WELCOM改置儀器當前參數(shù)值。儀器出廠參數(shù)為：MS=0 GAIN=0, TT=1, ZH=1MN/2=3 AB/2=6, ZAB=4 ZMN=1YDZ（A）面板DZ- IIAEX復位OFFABMN號增益設置MA22ON顯示G H D I C A J F B E H G其中：A（控制及輸入鍵盤B（電源開按鈕，電源關按鈕C（六位液晶顯示屏窗口D（防爆標志E

15、（電源充電及數(shù)據(jù)通訊接口F（保護復位按鈕G（測量接線柱H（供電接線柱1（儀器名稱J（單位名稱0-9:數(shù)字鍵；.鍵：小數(shù)點；為11個數(shù)字輸入鍵，分別在送入極距、樁號、設置等功能中使用。樁號：按下此鍵顯示ZH= "XXX , XXX弋表“當前值”，此時輸入數(shù)字鍵0-9,出廠隱含值00或：按上下箭頭，值順序增加1或減少1,按其它功能鍵，保存當前值，退出樁號，執(zhí)行其它功能。樁號值范圍1-255,整數(shù)輸入，小數(shù)點不起作用，輸入數(shù)據(jù)被保存，直到重新按樁號鍵，并送入新值才改變。MN/2:按下此鍵顯示 MN/2= "XXX , XXX弋表“當前值”，此時輸入數(shù)字鍵0-9和小數(shù)點，出廠隱含值

16、3.0米?；颍喊瓷舷录^，值順序增加1或減少1,按其它功能鍵，保存當前值，退出 MN/2,執(zhí)行 其它功能。MN/2值范圍0.1-999.9 ,輸入數(shù)據(jù)被保存。AB/2:按下此鍵顯示 AO= "XXX , XXX代表“當前值”， 此時輸入數(shù) 字鍵0-9和小數(shù)點，出廠隱含值6.0米。或:按上下箭頭，值順序增 ,按其它功能鍵，保存當前值，退出 AB/2,執(zhí)行其它加1或減少1 功能。AB/2值范圍0.1-999.9。輸入數(shù)據(jù)被保存，直到重新按 AB鍵并送入 新值才改變。增益：按下此鍵顯示 GAIN= "XXX , XXX弋表“當前值”此時輸入數(shù)字 鍵0-7鍵，其它數(shù)字鍵和小數(shù)點鍵不

17、起作用，出廠隱含值 0（代表2*0 次幕）或：按上下箭頭，值順序增加1或減少1（范圍0-7）按其它功 能鍵，保存當前值，退出AB/2,執(zhí)行其它功能。輸入完成或查詢輸 出結果后，數(shù)據(jù)同樣被鎖存，直到重新被改變。刪除：按下此鍵顯示 DEL “XXXX ? XXX代表當前記錄號，此時再 按刪除鍵，刪除當前記錄，顯示 DELETED若按其它功能鍵，退出 刪除，執(zhí)行其它功能。換檔：改變供電電壓，按下此鍵顯示“ VOLTY 0 ,再按此鍵顯示“ VOLTY 1”循環(huán)顯示，按其它功能鍵，保存當前值，執(zhí)行其它功能。顯示：按下此鍵顯示當前“V XXXX和當前記錄的電壓值，若無數(shù)據(jù)，顯示 “ NO DATA。按上

18、下箭頭，顯示保存的下一個記錄的 V或上一個記錄的V值，其 它功能鍵退出顯示，執(zhí)行其它功能。再按下此鍵顯示當前“ I XXXX”和當前記錄的電流值I按上下箭頭，顯示保存的上一個記錄的I或下一個記錄的I,其它功 能鍵退出顯示，執(zhí)行其它功能。再按下此鍵顯示當前“ p xxxx和當前記錄白視電阻率值 p按上下箭頭，顯示 保存的上一個記錄的p或下一個記錄的p,其它功能鍵退出顯示，執(zhí)行其它功 能。循環(huán)顯示設置：按下此鍵顯示TT=XXXXXXXX弋表當前值，此時輸入數(shù)字鍵-4,出廠隱 含值1, TT值輸入范圍1-4,或按上下箭頭，T值順序增1加T值或減小。按其它功能鍵，保存當前值，退出 TT,執(zhí)行其它功能。

19、TT代 表供電時間=2*TT秒。再按下此鍵顯示MS=XXXXXXXX弋表當前值，此時輸入數(shù)字鍵 0-2,出廠隱含 值0, MS值輸入范圍0-2,或按上下箭頭，T值順序增加1值或減小1。按其它功 能鍵，保存當前值，退出 MS執(zhí)行其它功能。MS弋表方法選擇，=0為對稱四極 法;二1為三極法；=2為偶極法。再按下此鍵若MS=0顯示ZAB= XXXX XXXX弋表當前值，此時輸入數(shù)字鍵0-9,出廠隱含值1,或按上下箭頭，ZAB值順序增加或減小，ZAB代表AB/2的增量，具范圍1-20。按其它功能鍵，保存當前值，退出ZAB執(zhí)行其它功能。再按下此鍵顯示ZMN= XXXXXXXX弋表當前值，此時輸入數(shù)字鍵0

20、-9,出廠隱含值1,或按上下箭頭，ZMNS順序增加或減小，ZMN弋表MN/2的增量，具范圍1-5。按其它功能鍵，保存當前值，退出ZMN執(zhí)行其它功能。若 MS=1 或 MS=2:顯示Zro二XXXX, XXXX弋表當前值，此時輸入數(shù)字鍵0-9,出廠隱含值1,或按上下箭頭，Zro值順序增加或Zro值減小。Zro代表ro的增量，具范圍1-5。按其它功能鍵，保存當前值，退出Zro,執(zhí)行其它功能。再按下此鍵顯示ZMN= XXXXXXXX弋表當前值，止匕時輸入數(shù)字鍵0-9,出廠隱含值1,或按上下箭頭，ZMN值順序增加或減小。按其它功能鍵，保存當前值，退出 ZMN執(zhí)行其它功能。再按設置鍵，顯示DEL ALL

21、 ?若再按刪除鍵，則刪除全部發(fā)射數(shù)據(jù)和當前參數(shù)，發(fā)射記錄復位置零，儀器參數(shù)設置為出廠參數(shù)，按其它功能鍵，執(zhí)行其它功能。再按設置鍵，顯示TRANSMIT :,:按發(fā)射鍵進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)却?，此操作應在地面進行，并正確連接傳輸電纜。傳輸完畢后返回。按其它功能鍵，執(zhí)行其它功能。電源：按下此鍵顯示電池電壓，不保存，按其它功能鍵，執(zhí)行其它功能。SP:按下此鍵測量當前自然電位，不保存，按其它功能鍵，執(zhí)行其它功能。發(fā)射：按給定TT值發(fā)射方波，開始顯示測量電壓值，正負數(shù)據(jù)交叉顯示，發(fā)射完畢后顯示FINISH,測量結果及當前參數(shù)自動保存。本次供電過程中，其它功能鍵不起作用。復位：此功能鍵為復位鍵。當供電電流過大時，

22、供電機內部保護電路工作，供電電流過大顯示“ ERROR,此時按下該鍵，這時屏幕顯示窗口顯示WELLCO Mft排除異常后可繼續(xù)測量。3、面板上B、A接線柱用來接供電線。B為公共接線端，A接線柱可向地下 發(fā)射不同電流強度的電場。在儀器內部均接有限流電阻，這是為了防止因接地電阻很小，發(fā)射電流太大從而使儀器產生了過流保護。一般情況下，供電電流大，測量精度高。面板上 M N接線柱用來測量電極，測量電極要求銅電極。測量范圍應在-2.5伏一+2.5伏之間，超過此范圍則精度不能保證。4、充電監(jiān)測通訊儀器面板配有專用通訊及充電插頭和傳輸線，儀器使用的為可充電鋰離子電池，為保證儀器的正常使用及延長電池的使用壽命

23、，應定期為儀器充電。充電采用專門的充電機，該充電機為智能型充電機，采用恒流充電，當充滿后或電源電壓突變時能自動切斷充電電流，保證電池不會被充爆，極大限度地延長了電池壽命。電法儀充電時間應在 68小時，直到充電機快充指示燈滅為止，關掉充電機，片刻后為保確實充滿，還可以接著重新充一到二次。充好電后，監(jiān)測電池電壓應在10.812.6V之間，低于8.5V則不能正常使用。通訊線可以把儀器內部數(shù)據(jù)按格式傳輸?shù)轿C內進行處理。六、施工方法示例A、布置電極，接好AB連線及MN1線；B、打開電源ON按復位按鍵，調出儀器參數(shù)；C、設置各種參數(shù)，消除儀器內部數(shù)據(jù)；D按發(fā)射鍵，開始第一點測量；E、改變參數(shù)，繼續(xù)測量；

24、電法處理軟件使用說明井下直流電法解釋軟件由VB開發(fā)環(huán)境完成。該軟件由煤炭科學研究總院西安分院開發(fā)，專用于井下直流電法資料解釋的配套軟件,可在WINDOWS境下運行。下面介紹一下該軟件的使用過程：1（軟件的安裝：運行安裝軟盤中的setup.exe程序，然后按照提示就可以完成安裝。需要注意的是：請確保繪圖軟件Grafwin和suffer安裝在c:SURFER6目錄下，本程序才可以調用它。2（軟件各項菜單說明：在件舊的據(jù)貴理華T效用£從仗盤導ACtrVE打開.CtrlK）市爐 H退出Clrl+1文件菜單包括:從儀器導入、打開、保存、打印、退出。數(shù)據(jù)處理菜單包括格式轉換、數(shù)據(jù)編輯、層狀正演計

25、算。數(shù)據(jù)成圖菜單包括平剖圖、等值線圖（各項詳細介紹：3“從儀器導入”菜單項：該菜單使用于pc機和儀器之間的數(shù)據(jù)傳輸，當點擊該項或者快捷按鈕后將顯示下圖所示窗口選擇好"通訊端口“和“保存路徑”后就可以點擊“確定”按鈕來開始通訊。通訊過程中要讓儀器先處于等待傳輸狀態(tài)，并且本程序可以顯示傳輸進度。例：保存路徑:e:gf1.dat“打開”、“保存“、“打印“、“退出”菜單項 ：這幾項菜單項和一般應用 軟件功能基本相同，這里就不再介紹了?！案袷睫D換”和“數(shù)據(jù)編輯”菜單項：這兩項是在點擊“打開”菜單后才可以使用，對儀器的原始數(shù)據(jù)進行格式轉換和一些相關的計算。如果原始文件存為 1.dat, 則這項數(shù)據(jù)存在1zh.dat和1bj.dat中?！皩訝钫萦嬎恪保涸擁検窃谟幸恍┮阎獥l件的情況下，輸入各層的厚度和電阻率值，計算一條正演曲線的數(shù)據(jù)。如果原始數(shù)據(jù)存在1.dat中，點擊確定后該數(shù)據(jù)存于1zy.dat中。“平剖圖”和“等值線圖”：前者會粗略地描述一下地層電阻率的大致趨勢，從這種趨勢可以看出一些的地層分層的信息，為后