YDZ(A)直流电法仪全说明

1、YDZ(A)直流电法仪全说明YDZ(A)防爆数字直流电法仪使用说明书煤炭科学研究总院西安分院 发布井下电法基本原理矿井直流电法属全空间电法勘探。它以岩石的电性差异为基础，与地面电法不 同，在全空间条件下建场，在地下巷道中进行电法测量工作，地下电流通过布置在 巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定电场特征取决 于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，测量该电场的变化规律，使用全空间电 场理论处理和解释，就可找到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等规 律。1( 井下高分辨直流电法技术井下直流电法的方法技术很多，巷道迎头超前探测使用三点三极探测法效 果好; 在工作面采用高

2、分辨电测深法和电透法效果好。高分辨电测深法是研究某一深度方向地层电性变化的规律，从而获得该深度方 向上地层中各井下电法探测原理示意图板顶煤层 A + M NB 电流线底板s 溶洞实测视电阻率曲线种地质信息的一种物探方法 (参见原理示意图 ) 。它是在同一点逐次增大供电电 极距，使勘探深度由小逐渐变大，观测测量点附近沿深度方向由浅到深岩石电阻率 的变化特征。它主要用于研究解决电性分层和水文地质问题。该技术改变了传统的探测方法和解释方法，包括 :(a) 不使用传统容易的对数坐标，而使用难度较大的算术坐标，进行高密度采 集数据;(b) 改变过去单点解释方法，使用新的断面连续解释方法，能大大提高物探解

3、 释的准确性 ;(c) 确定相应方法判断解释潜在突水通道的物探标准。 井下采集第一手资料是反映岩石电性特征的视电阻率，使用西安分院研制的具 有国内先进水平的矿井电法专用软件进行处理和解释 :(1) 单独提取视电阻率中的含水信息用于解释工作面巷道底板50m深度内的含水、导水规律，潜在的突水通道。(2) 单独提取视电阻率中的岩石电性分层信息用于解释工作面底板隔水层 厚度、含水层厚度、含水层原始导升高度。(3) 超前探测井下巷道侧帮、迎头前方 5060 米内的断层及含水、导水构 造。 (4) 立体成图对工作面底板下不同深度进行类似“ CT”成像的断面、平面 切片，分离出电法含水异常区域，得到视电阻率

4、低阻异常断面图、平面图，进行立 体解释。矿用防爆直流电法仪井下电法是把直流电法探测技术引用到煤矿井下的电阻率探测技术，我院研制 生产的 YDZ（A）（原型号 DZIIA） 数字直流电法仪依然是我国目前唯一的防爆直流电 法仪，曾被煤炭部列为重点推广的科研成果之一。该技术在井下全空间条件下建场，使用全空间数据处理和解释方法，可探测巷 道周围的断层破碎带、隐伏含水构造、潜在突水点、确定隔水层厚度、掘进巷道的 超前探测以及解决井下与采煤直接相关的其它地质问题。井下直流探测技术在邯郸、肥城、兖州、新汶、开滦、邢台、焦作、淄博、晋 城、郑州等矿区的得到推广应用，均取得了良好的探测效果，创造了可观的社会经

5、济效益。仪器主要技术指标 :防爆类型 : 本质安全型防爆合格证号 :2044139煤矿安全标志编号 :20046002灵敏度 :1 微伏电压测量范围 :0,?2V极化电位补偿 :?1000mV动态范围 :130db供电电压 : 90V （ 幅值 ）供电电流 :70mA（幅值 ）外型尺寸 :310mm 240mm160mm应用范围 :1、煤层底板断裂破碎带的探测煤层顶、底板断裂破碎带通常是高压含水层导水的良好通道，即使落差小、不 透水的断层或断层破碎带，在采动人为作用打破地下平衡状态后，也会导水而引发 突水。因此，在工作面回采前，探明这些地质构造尤显重要，以保证安全生产。针 对这一问题，曾在肥城

6、矿务局大封矿井下采用对称四极测深法和偶极剖面对 9107 工作面开采的九号煤层底板断裂破碎带进行了实际探查，效果明显。9107 工作面回风巷电法探测。实测结果，两种电性图件上的3346点和 6064点，均出现低阻异常，直观反映出两处断裂破碎的存在位置和影响范围，依此结果 工作面经注浆改造后，安全采出为煤炭 5.4 万吨。2、煤层底板分层定厚探测兖州矿务局杨村煤矿 -273 水平运输巷在掘进过程中，发现了几条落差较大的正 断层，将下伏本溪群的十四灰及奥灰抬高了几十米，为预防突水，要求查明底板到 奥灰顶界的隔水层厚度和十四灰含水层厚度。井下电法探测结果，推断 20050 号点之间底板到十四灰顶界隔

7、水层厚度为 30.834.8m，十四灰层厚 5.06.2m，奥灰顶界深 40.545.3m，F1，F2 断层总落差 18m左右，将十四灰和奥灰抬高约 18m，使底板距十四灰隔水厚度由 60 号点的 33.5m 减到 27号点的 21.0m，1720号点只有 16m左右，后经验证与实际吻合，于 是矿上依此修改了大巷掘进方向，节省巷道工程 1500m，可节约经费 500 万元左 右。3、超前探测断层邯郸矿务局王风矿采用井下电法在 1966 工作面探测，推断出与巷道平行的 F1 断层，切眼上部和 F1 断层平行，下部切眼为层距巷道距离有变化， 2号探测为距 离 21m， 1 号点是 29m，推断结果

8、与实际分布基本一致。4、带压开采条件的评价肥城矿务局白庄矿 8402 工作面是八号煤层首采工作面，下距本溪群五灰 30 多米，五灰层厚 7m 左右，由于断层多，五灰水压大，构造复杂，严重威 胁八号煤层采掘安全，为查清五灰内含水地段及其连通性，采用了井下直流电测深 法。8402工作面电阻率异常。电法在对五灰分层定厚的基础上，推断低阻异常部位 为含水地段且局部连通性较好，自 140号点向 200号点方向五灰富水性依次增强， 其中 200 号点五灰上部 35.539.0m 处富水性较强， 260 号点五灰顶、底部均含 水。经回采物探结论正确，电法圈定的五灰及奥灰富水点，在回采过程中又突水 198.8

9、m2/h，依据物探结论采取了有效防治措施，在底板带压条件下，安全采煤 8.9 万吨，提高了资源回采率。5、老窑积水区的探测 河北张家口地区鸡鸣山煤矿区内老窑采空区遍布，又无资料记载，几年来曾发 生多次老窑突水事故， 1990年 10 年月掘进 360水平三采区干子股煤层集中回风山 巷道时，发现工作面有淋水预兆，怀疑是老窑采空积水，为了准确判定上部采空区 积水位置，邯郸矿务局采用了井下直流电法进行了超前探测。探测结果推断 : 采空区和富水带位于标高 +401425m，打钻验证出水标高为 402m，从1990年11月24日 12月31日36天时间放出老窑积水约 2.22 万 吨，到 1991年 5

10、 月积水才全部放完，共放老窑积水 8 万吨，避免了一次严重的老 窑突水事故，保证了安全生产，带来了可观的经济效益和社会效益。由上看出，井下直流电法是勘查矿井地质构造及水文地质条件的行之有效的物 探手段，是煤矿安全生产和防治水害方面不可缺少的测试手段之一。一、概 述 近几年，井下直流电法探测巷道顶、底板隔水层厚度、断列破碎带、含水和导 水构造等取得了明显的地质效果。由于岩石电阻率大小主要取决于空隙内的富水性和孔隙空间特性。所以电阻率成象对于识别采煤工作面隐伏断层、破碎带、陷落 柱、尤其含水、导水破碎带 ; 甚至潜在的突水点都有明显的地质效果。YDZ(A)防爆数字直流电法仪是为煤矿井下含有瓦斯、煤

11、尘、粉尘等爆炸性危险 环境中探测含水和导水地质小构造而设计制造的勘探仪器。二、技术指标 :防爆形式 : 矿用本质安全型，防爆标志 :ExibI(150?) 。使用环境条件 :环境温度 :0 +40?平均相对湿度 :?95%(+25?)大气压力 :86kPa106kPa电气性能 :电法仪的主要技术指标供电电压 供电电流80V 65mA电流精度 :1,? 一个字。接收电压范围 :?2.5VA/D转换器: 24bit动态范围 :80dB非线性度 :0.005%电压精度 : 0.1%? 一个字三、工作原理 :YDZ(A)防爆数字直流电法仪 (以下简称电法仪 ) 是井下电法勘探仪器，也可用于 地面进行电

12、法探测地质构造。由 9节 1.8Ah 锂电池组成 5.4 Ah 10.8V 电池组，逆 变电路，整流滤波电路，极性变换发射输出，单片机控制电路，接收电路，显示、 存储、通讯等电路组成。电法仪的各功能板如图 1 所示，电池输出的直流电压经逆变升压电路产生 70 或 100V的高压，经整流滤波、极性变换输出，通过 AB供入大地 ; 同时通过 MN接收 大地的感应信号，经 A/D 转换器放大并转换成数字后送给单板机存入存储器。存储 器中的数据通过 RS232串行通讯口进行数据交换 ; 供电时间有可选。供出的电流在 显示器上显示。A 整流电路 逆变升压 电流电压 变频输出 电 路 B 取样电路存储器串

13、口通讯单片计算机显示器M A/D 转换器 电源电路 键 盘 N图 1 电法仪的组成四、使用、检修注意事项 :1. 该仪器可用于煤矿井下含有瓦斯、煤尘、粉尘等爆炸性危险环境中探测 地质小构造。下井前要对仪器进行仔细检查，确保仪器的防爆性能和电 气性能符合设计要求。2. 每次探测前，要将仪器中以前存储的数据删除，以免本次探测数据存储 空间不足。3. 检修时不得改变电路参数，元器件型号、规格、参数，浇封部分维修完 后重新用硅橡胶浇封。4. 更换电池时要用相同型号的电池，更换后要用硅橡胶浇封。5. 使用时避免猛烈碰撞，直接淋水。用完后应清洁。6. 仪器长期不用时，应清洁表面，放在下面环境中贮存，并且每

14、三个月充放电两次。温度 :-40 +55?相对湿度 :?80%气压: 86kPa 106kPa(无腐蚀性气体 )。7( 充电应在井上安全的场所进行。串口通讯只能在地面连接。8(严禁在井下拆开仪器进行任何操作。9( 浇封用 90-33 硅橡胶，固化剂用正硅酸乙脂和催化剂二月桂乙酸乙脂，按100:3:2 的比例混合均匀浇封。浇封应审固可靠，无气泡，最小厚度应大于2mm。五、YDZ(A)型防爆数字直流电法仪操作说明1、面板介绍面板如下图。2、键盘按键功能简介电法仪键盘为行列式分布密封键盘，由数字键 0-9 及小数点和控制键组成。ON : 开机，显示 WELCOME设; 置仪器当前参数值。仪器出厂参数

15、为 :MS=0， GAIN=0，TT=1， ZH=1MN/2=3，AB/2=6，ZAB=4，ZMN=1YDZ(A)面板DZ- IIAEX 复 位OFFABM桩N 号 增 益 设 置 MA22ON 显 示G H D I C A J F B E H G其中:A（控制及输入键盘B（电源开按钮，电源关按钮C（六位液晶显示屏窗口D（防爆标志E（电源充电及数据通讯接口F（保护复位按钮G（测量接线柱H（供电接线柱I（ 仪器名称J（ 单位名称0-9: 数字键 ; . 键: 小数点 ;为 11 个数字输入键，分别在送入极距、桩号、设置等功能中使用。桩号 : 按下此键显示 ZH= “XXX”， XXX代表“当前值

16、”， 此时输入数字键0-9 ，出厂隐含值 0。 或: 按上下箭头，值顺序增加 1或减少 1， 按其它功能键，保存当前值，退出桩号，执行其它功能。桩号值范围 1-255 ，整数输入，小数点不起作用，输入数据被保存， 直到重新按桩号键，并送入新值才改变。MN/2: 按下此键显示 MN/2= “XXX”， XXX代表“当前值”， 此时输入 数字键 0-9 和小数点，出厂隐含值 3.0 米。 或: 按上下箭头，值顺 序增加1或减少1， 按其它功能键，保存当前值，退出 MN/2，执行 其它功能。MN/2值范围 0.1-999.9 ，输入数据被保存 AB/2: 按下此键显示 AO= “XXX”， XXX代

17、表“当前值”， 此时输入数 字键 0-9 和小数点，出厂隐含值 6.0 米。 或: 按上下箭头，值顺序增 ， 按其它功能键，保存当前值，退出 AB/2 ，执行其它加 1 或减少 1 功能。AB/2 值范围 0.1-999.9 。输入数据被保存，直到重新按 AB键 并送入 新值才改变。增益: 按下此键显示 GAIN= “XXX”， XXX代表“当前值”此时输入数字 键 0-7 键， 其它数字键和小数点键不起作用，出厂隐含值 0（ 代表 2*0 次幂） 或: 按上下箭头，值顺序增加 1或减少1（范围 0-7）按其它功 能键，保存当前值，退出 AB/2，执行其它功能。输入完成或查询输 出结果后，数据

18、同样被锁存，直到重新被改变。删除: 按下此键显示 DEL “XXXX”? XXX代表当前记录号，此时再 按删除键，删除当前记录，显示 DELETE，D 若按其它功能键，退出 删除，执行其它功能。换档: 改变供电电压，按下此键显示“ VOLTY 0”，再按此键显示“ VOLTY 1”循环显示，按其它功能键，保存当前值，执行其它功能。显示 : 按下此键显示当前“ V XXXX”和当前记录的电压值，若无数据，显示“NO DAT”A 。按上下箭头，显示保存的下一个记录的 V或上一个记录的 V 值， 其 它功能键退出显示，执行其它功能。再按下此键显示当前“ I XXXX”和当前记录的电流值 I 按上下箭

19、头，显示保存的上一个记录的 I 或下一个记录的 I ， 其它功 能键退出显示，执行其它功能。再按下此键显示当前“ P XXXX”和当前记录的视电阻率值 P 按上下箭头，显示 保存的上一个记录的 P 或下一个记录的 P， 其它功能键退出显示，执行其它功 能。循环显示设置: 按下此键显示 TT=XXX，X XXXX代表当前值，此时输入数字键 -4 ，出厂隐 含值 1，TT值输入范围 1-4 ，或按上下箭头， T 值顺序增 1加 T 值或减小。按其它功能键，保存当前值，退出 TT，执行其它功能。 TT 代 表供电时间 =2*TT 秒。再按下此键显示 MS=XXX，XXXXX代表当前值，此时输入数字键

20、 0-2 ，出厂隐含 值 0，MS值输入范围 0-2 ，或按上下箭头， T值顺序增加 1 值或减小 1。按其它功 能键，保存当前值，退出 MS，执行其它功能。 MS代表方法选择， =0 为对称四极 法 ;=1 为三极法 ;=2 为偶极法。再按下此键若 MS=0，显示 ZAB= XXXX， XXXX代表当前值，此时输入数字键0-9 ，出厂隐含值 1，或按上下箭头， ZAB值顺序增加或 减小， ZAB代表 AB/2的增量，其范围 1-20 。按其它功能 键，保存当前值，退出 ZAB，执行其它功能。再按下此 键显示 ZMN= XXX，X XXXX代表当前值，此时输入数 字键 0-9 ，出厂隐含值 1

21、，或按上下箭头， ZMN值顺序增 加或减小， ZMN代表 MN/2的增量，其范围 1-5 。按其它 功能键，保存当前值，退出 ZMN，执行其它功能。若 MS=1或 MS=2:显示 Zro= XXXX，XXXX代表当前值，此时输入数字键0-9 ，出厂隐含值 1，或按上下箭头， Zro 值顺序增加或Zro 值减小。 Zro 代表 ro 的增量，其范围 1-5 。按其它功能 键，保存当前值，退出 Zro ，执行其它功能。再按下此键 显示 ZMN= XXX，X XXXX代表当前值，此时输入数字键 0-9 ，出厂隐含值 1，或按上下箭头， ZMN值顺序增加或 减小。按其它功能键，保存当前值，退出 ZMN

22、，执行其 它功能。再按设置键，显示 DEL ALL ? 若再按删除键，则删除全部发射数据 和当前参数，发射记录复位置零，仪器参数设置为出厂 参数，按其它功能键，执行其它功能。再按设置键，显示 TRANSMIT :,: 按发射键进行数据传输等待， 此操作应在地面进行，并正确连接传输电缆。传输完毕后返回。按其它功能键，执行其它功能。 电源 : 按下此键显示电池电压， 不 保存，按其它功能键，执行其它功能。 SP: 按下此键测量当前自然电位，不保 存，按其它功能键，执行其它功能。 发射 : 按给定 TT值发射方波，开始显示测量 电压值，正负数据交叉显示，发射完毕后显示 FINISH，测量结果及当前参

23、数自动保存。本次供电 过程中，其它功能键不起作用。复位: 此功能键为复位键。当供电电流过大时，供电机内部保护电路工作，供 电电流过大显示“ ERRO”R ，此时按下该键，这时屏幕显示窗口显示 WELLCO，M在排除异常后可继续测量。3、面板上 B、A接线柱用来接供电线。 B为公共接线端， A 接线柱可向地下 发射不同电流强度的电场。在仪器内部均接有限流电阻，这是为了防止因 接地电阻很小，发射电流太大从而使仪器产生了过流保护。一般情况下， 供电电流大，测量精度高。面板上 M、N 接线柱用来测量电极，测量电极要求铜电极。测量范围应在 -2.5 伏 +2.5 伏之间，超过此范围则精度不能保证。4、充

24、电监测通讯 仪器面板配有专用通讯及充电插头和传输线，仪器使用的为可充电锂离子 电池，为保证仪器的正常使用及延长电池的使用寿命，应定期为仪器充电。 充电采用专门的充电机，该充电机为智能型充电机，采用恒流充电，当充 满后或电源电压突变时能自动切断充电电流，保证电池不会被充爆，极大 限度地延长了电池寿命。电法仪充电时间应在 68 小时，直到充电机快充 指示灯灭为止，关掉充电机，片刻后为保确实充满，还可以接着重新充一 到二次。充好电后，监测电池电压应在 10.812.6V 之间，低于 8.5V 则不能正常使用。 通讯线可以把仪器内部数据按格式传输到微机内进行处理。 六、 施工方法示 例A、布置电极，接

25、好 AB连线及 MN连线 ;B、打开电源 ON，按复位按键，调出仪器参数 ;C、设置各种参数，清除仪器内部数据 ;D、按发射键，开始第一点测量 ;E、改变参数，继续测量 ;电法处理软件使用说明 井下直流电法解释软件由 VB开发环境完成。该软件由煤炭科学研究总院西安 分院开发，专用于井下直流电法资料解释的配套软件，可在WINDOW环S境下运行。下面介绍一下该软件的使用过程 :1（软件的安装 :运行安装软盘中的 setup.exe 程序，然后按照提示就可以完成安装。需要注意 的是:请确保绘图软件 Grafwin 和suffer 安装在 c:SURFER6目录下，本程序才可 以调用它。 2( 软件各

26、项菜单说明 :文件菜单包括 : 从仪器导入、 打开、 保存、 打印、 退出。数据处理菜单包括格式转换、 数据编辑、 层状正演计算。 数据成图菜单包括平剖图、等值线图( 各项详细介绍 : 3“从仪器导入”菜单项 :该菜单使用于 pc 机和仪器之间的数据传输，当点击该 项或者快捷按钮后将显示下图所示窗口 :选择好”通讯端口”和”保存路径”后就可以点击”确定”按钮来开始通讯。 通讯过程中要让仪器先处于等待传 输状态，并且本程序可以显示传输进度。例 : 保存路径 :e:gf1.dat“打开”、“保存”、”打印”、”退出”菜单项 : 这几项菜单项和一般应用 软件功能基本相同，这里就不再介绍了。“格式转换”和 “数据编辑”菜单项 : 这两项是在点击“打开”菜单后才可以 使用，对仪器的原始数据进行格式转换和一些相关的计算。如果原始文件存为 1.dat, 则这项数据存在 1zh.dat 和 1bj.dat 中。层状正演计算” : 该项是在有一些已知条件的情况下，输入各层的厚度和电阻率值，计算一条正演曲 线的数据。如果原始数据存在 1.dat 中，点击确定 后该数据存于 1zy.dat 中。“平剖图”和 “等值线图” : 前者会粗略地描述一下地层电阻率的大致趋