YDZ（A）型直流电法仪在超前探测中的应用.pdf

总第 1 2 4期 Y D Z A 型直流电法仪在超 前探 测中的应用 李浩沛， 张志刚， 张宏军， 黄荣飞 郑煤 集 团新 密分公 司， 河 南 新 密4 5 2 3 7 0 摘要 利用直流电法仪探查原采窄区的积水情况 ， 既解除掘进过程中受老空水的威胁 ， 又避免钻探。介 绍了该仪器工作原理和在实际探测中的应用， 经实际揭露情况和仪器探测的结果基本吻合 ， 为安全生产和 经济效益的提高奠定了基础。 关键词 采空 区； 掘进 ； 直流 电法仪 ； 应用 中图分类 号 P 6 3 1 ． 3 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 0 0 2 0 0 2 9 0 2 YDZ A一T y p e DC E l e c t r i c a l Me t h o d i n t h e Ap p l i c a t i o n o f Adv a nc e d De t e c t i o n L I H a o - p e i ， Z H A N G Z h i - g a n g ， Z H A N G H o n g -j u n ， HU A N G R o n g - f e i X i n mi B r a n c h o f Z h e n g z h o u Mi n i n g G r o u p ， X i n m i 4 5 2 3 7 0， C h i n a Ab s t r a c t T h e u s e o f d i r e c t c u r r e n t i n s t r u me n t e x p l o r a t i o n o f w a t e r mi n e do u t a r e a o f t h e o rig i n a l c a s e ，b o t h l i ft t h e t u n n e l i n g p r o c e s s b y t h e o l d e mp t y t h r e a t o f w a t e r ， b u t a l s o t o a v o i d d r i l l i n g ．D e s c ri b e s t h e w o r k i n g p r i n c i p l e o f t h e i n s t r u me n t a n d t h e a c t u a l d e t e c t i o n o f t h e a p p l i c a t i o n ，b y e x p o s i n g t h e r e a l s i t u a t i o n a n d b a s i c a l l y c o n s i s t e n t wi t h t h e r e s u l t s o f d e t e c t i n g d e v i c e s f o r t h e s a f e p r o d u c t i o n a n d l a i d t h e f o u n d a t i o n for t h e i mp r o v e me n t o f e c o n o mi c e f f i c i e n c y ． Ke y wor d s g o a l ； e x c a v a t i o n； DC e l e c t r i c a l me t h o d； a pp l i c a t i o n 郑煤集团新密分公司是郑煤集团公 司管理资源 整合矿井 的四个公 司之一 ， 所监管的 l 2对资源整合 矿井均由集团公司采取合资形式进行 整合 ， 半数 以 上的矿井是在原集团公司下属的国有重点矿井或地 方小煤矿 的采空 区中复采 ， 采空 区中的积水情况不 明。 在采空区中掘进时， 如果不使用钻机超前钻探 ， 可能遇到含水 区域的积水短时问释放， 对安全生产 造成威胁 ； 如果采用钻机进行钻探 ， 又会存在两个 问 题 一是钻机采用压风排粉时， 钻头遇到采空区中的 坑木时 ， 会引起着火事故； 二是钻机采用静压水排粉 时 ， 由于局部巷道胶结不完全而形成空间 ， 会暂时容 纳静压水 ， 当钻探后恢复掘进时 ， 容纳的静压水又释 放出来 ， 造成巷道顶板管理困难 、 掘进速度下降的不 利因素， 使得钻探工作处于两难的处境， 浪费了大量 的人力 、 物力 、 电能 。 如果不采取钻探方法能鉴别掘进 区域前方 的积 水情况 ， 在无积水情况下 ， 不采取钻探 ； 有积水情况 下 ， 钻探放水 。从而达到有 的放矢的效果 ， 将安全生 产和经济效益兼而得之。运用 Y D Z A 型直流电法 仪 以下简称直流 电法仪 进行 探测是这种情况 的 最佳选择 。 1 直流电法仪的组成、 勘测、 工作原理 1 ． 1 直流 电法仪的组成 直流电法仪 由锂 电池组 6 A h 1 0 ． 8 V 、 逆变升 压、 整流滤波 、 极性变换 、 单片机控制 、 A ／ D转换 、 显 示 、 储存 、 通讯等电路组成。 1 ． 2 直流电法的勘测原理 直流电法勘测 的原理是利用各种岩石 、 矿石 的 电学性质 导 电性 、 介 电性 、 导磁性 、 激 电性 之间的 差异为物质基础 ， 通过在井下巷 道周 围岩层 中建立 起全空间的稳定人工电场 ， 测量该电场 的变化规律 ， 求取岩层 的视 电阻率 ， 绘制视电阻率曲线或剖面 图， 从而达到了解巷道周围岩层中的导水和含水构造等 地 质 问题 的 目的 。 收稿 日期 2 0 0 9 1 0 1 4 作者简介 李浩沛 1 9 8 5一 ， 男， 河南荥阳人， 技术员， 从事技术管理工作。 2 9 2 0 1 0年2月 李浩沛等 Y D Z A 型直流电法仪在超前探测中的应用 第1 9卷第2期 1 ． 3 直流电法仪的工作原理 直流电法仪原理框 图， 见 图 1 。电池输 出的直 流电压经逆变升压电路产生 8 3 V的高压 ， 经整流滤 波 、 极性变换 电路输出， 即通过 A、 B电极供入大地 ， 建立稳定的人工电场 ； 同时通过 M、 N电极接受大地 的感应 电压信号 ， 经 A ／ D转换器转换成数字信号后 送入单片机控制电路 ， 测量电压和供电电流， 经过计 算存入存储器 。显示器用来显示输入参数和测量数 据， 存储器用来测量参数和测量数据 的储存 ， 存储器 中的数据通过 R S 2 3 2串行通讯口传到 P c机中， 在 P C机中完成数据的转换和成果 图的绘制。 I 整流电路l 童 鋈 量 卜 f L f ----- ]翦 单 片 计 算 机 1． 吾 三 L 图1 直流电法仪原理框 2 利用直流电法仪超前探测 直流电法仪面板实物 ， 见图 2 ， 面板上 A、 B接线 柱为发射极供电； M、 N接线柱为接收 电极。 图 2直流 电法仪面板实物 2 ． 1 仪器及桩点在巷道中的位置 超前探测采用点 电源三极装置进行井下数据采 集工作 ， 即固定供 电电极 A、 B， 而移动测量 电极 M、 N的三极装置形式。仪器及桩点在巷道中的位置关 系， 见图 3 。桩点 A。 、 A 、A 、 B为固定桩点 ， A 位于 迎头向外 1 4 m、 桩点 A 位于 A 向外 4 1T l 、 桩点 A ， 位于 A ， 向外 4 I T I 、 桩点 B位于迎头 向外至少 3 0 0 m 的位置 ， 仪器位于迎头向外 1 8 I n的位置。每移动一 次电极 M、 N， 依次测量一次桩点 A 、 A 、 所对应 的视电阻率 p 、 P 、 P ， 。电极 M、 N的间距 根据地质 条件而定， 经试验每次移动间距为4 1T I 最佳， 依次移 动到 MN电极直到测量所有测点 。 掘进方向仪器MN移动方 向 B 迎头 一 口 一 。 二 二 旦 生 1 4o o 0 I4 0 0 0 4 0 0 0 I4 0 o 0 l4 0 0 0 l4 0 0 0 I4 0 0 o l 3 0 图3 仪器及桩点位置示意 2 ． 2 仪器与桩点、 电极的连接 第一组数据测量 时仪器与桩点、 电极的连接见 图4， 甲电缆的一端接面板线柱 B上 ， 另一段接在距 离巷道迎头至少 3 0 0 I n的桩点 z 。 上 ； 乙电缆一端接 面板线柱 M上 ， 另一端按在距迎头 2 6 1 1 3 的 M 电极 上 ； 丙电缆一端接面板线柱 N上， 另一端接在距迎头 3 0 1 11 的 N电极上 ， 丁电缆一端接面板线柱 A上，另 一 端分别接到固定桩点 A 、 A 、 A 。 上， 测量出3个对 应数据 。 掘进方 向 MN移动方向 图 4 仪器与桩点 、 电极连接不意 第二组数据测量时仪器与桩点 、 电极的连接 ， 见 图 5 ， 与第一组数据测量时相 比 乙电缆外端距 离迎 头的位置 由 M移动到 M ； 丁电缆连接桩点的顺序依 次是 A 、 A 、 A ， 其它不变 。 掘进方向 M N 移动方向 图5 仪器与桩点 、 电极连接不意 第三组数据测 量时与第二组数据测量时相比 丙电缆外端距离迎头的位置 由 N移动到图 3所示的 N 处 ； 丁电缆连接桩点的顺序依次是 A。 、 A 、 A ， 其 它不变。 依次类推 ， 直到测量所有测点的相关数据 。 3 直流电法仪成果分析 经过探测得到的数据经过软件处理后得到如图6 的图形。图中的起始探测位置是该巷道下 6测点向 东 6 6 1T I 处 ， 图下边的数据是距离迎头的距离 ， 右边的 是视电阻率色界图， 图中的数据是视电阻率等值线。 从图 6中可以看 出， 在距离 迎头 1 2 m、 3 0 1T I 处 各有一低阻异常区。当巷道掘进时可根据异常区的 范 围大小和异常程度 ， 采取相应的措施。 从现场揭露的情况看， 和探测的结果基本吻合 ， 从而有效地指导生产。 下转第 4 O页 郭 尚 浅议无功功率补偿和并联 电容 第 1 9卷第2期 7 ． 2电容 器组 的操作 7 ． 2 ． 1 在正常情况下的操作 电容器组在正常情况下的投入或退 出运行 ， 应 根据无功负荷潮流和负荷功率因数以及电压情况来 决定 。当变电所全部停 电操作 时， 应先拉开 电容器 组开关 ， 后拉开各出路 出线开关 ； 当变 电所全部恢复 送 电时 ， 应先合上个 出线 开关 ， 再合上 电容器组 开 关。 7 ． 2 ． 2 在异常情况下的操作 1 发生下列情况之一时 ， 应立即拉开 电容器 组开关 ， 使其退出运行 ①电容器组母线电压超过电 容器组额定 电压 1 ． 1 倍或通过电容器组的电流超过 电容器组额定电流的 1 ． 3倍 时； ② 电容器油箱外壳 最热点温度及周 围环境温度超过规定 的允许值 时； ③电容器连接线接点严重过热或熔化 ； ④ 电容器内 部或放电装置有严 重异常响声 ； ⑤电容器外壳有较 明显异常膨胀时； ⑥ 电容器瓷套管发生严重放电闪 络； ⑦电容器喷油起火或油箱爆炸时； 2 发生下列情况之一时 ， 不查 明原 因不得将 电容器组合闸送电 ①当变电所事故跳闸， 全所无电 后， 必须将电容器组的开关拉开； ②当电容器组开关 跳闸后不准强送电； ③熔断器熔丝熔断后 ， 不查明原 因， 不准更换熔丝送电。 3 禁 止带电荷合 闸操作 。电容器组每次拉 闸之后 ， 必须通过放电装置随即进行放电 ， 待电荷消 失后再合闸。电容器组再次合闸时， 必须在断开 3 ra i n 之后进行。 7 ． 3 对电容器组的检查 1 新装 电容器组投入运行前应按交接试验 项 目试验 ， 并合格。 2 对 电容器组进行全面检查 ， 具 体包括电容 器组及放电装置 的外观 ； 电容器组 的接线 ； 各接点 ； 与电容器组 连接 的电缆 、 断路器 、 熔断器等 电器元 件； 电容器组 的继 电保护装置； 电容器组安装处所建 筑结构及通风设施。 3 对运行 中的电容器组应警醒 日常巡视检 查 ， 定期停电检查 以及特殊巡视检查。 7 ． 4 电容器的故障及处理 1 常见故障 ①渗漏油； ②电容器外壳膨胀 ； ③ 电容器温度升高； ④电容器瓷瓶表面闪络放电； ⑤ 异常响声 ； ⑥ 电容器爆破 。 2 故障处理 根据检查 中发 现的问题 ， 采取 适当的方法进行处理。例如 ①外壳渗漏油不严重 时可将外壳渗漏处除锈 、 焊接 、 涂漆 ； ②外壳膨胀应 更换电容器 ； ③如室温过高， 应改善通风条件 ， 如其 他原因， 应查明原因进行处理 ； ④电容器爆破应更换 电容器 。 随着电力向市场化迈进及国家政策对节能降耗 的要求不断提高 ， 充分利用无功补偿 的原理以及并 联 电容器的相关知识 ， 对 电力系统 及用 电设备适 当 地进行无功补偿 ， 可 以大大地节省能源， 降低消耗。 这在现代企业乃至整个社会经济运营中会大大减少 不必要 的投资， 同时也保证 了供 电质量。因此提高 功率因数无论对供 电部门还是电力用户都要大力提 倡并积极推行 ， 以确保电力系统的安全高效运行。 [ 责任编辑 张雪松] 上接第3 0页 图6 巷道直流电法超前勘探成果 4 结语 直流电法仪是精密仪器 ， 使用过程中按照操作 程序严格执行 ， 并对测量成果认真分析 ， 这样得出的 结论才能正确地指导生产 ， 降低成本 ； 相反地 ， 如果 马虎操作 ， 草率分析 ， 得出的结果将误导生产 ， 严重 的可能酿成事故 。 ， [ 责任编辑 张雪松] 蛐 ∞ m∞肿 ；}o 0 视电阻率值色 界图