呂 琦，張 佳，朱永剛，趙 維，劉安寧

（1.中煤科工集團(tuán)西安研究院，陜西西安 710077；2.長安大學(xué)，陜西西安 710054）

0 概述

礦井水害是煤礦的主要災(zāi)害之一，隨著開采水平的延伸和開采范圍的擴(kuò)大，水文地質(zhì)條件更為復(fù)雜，受水害威脅的程度也就更為嚴(yán)重。YD32（A）高分辨電法儀具有很強(qiáng)的預(yù)測、預(yù)報水害發(fā)生的能力，在礦井中得到了廣泛的應(yīng)用。高分辨電法儀在操作上采用一次性布置32根接收電極，一次性完成發(fā)射和接收，極大地減輕了施工強(qiáng)度，縮短了勘察時間。但是礦井下惡劣的環(huán)境極易導(dǎo)致接收大線32道傳感器損壞，造成接收數(shù)據(jù)錯誤。而在通常情況下，儀器的使用者由于缺少檢測工具，常將工作正常的接收大線主觀判斷為傳感器損壞，需要返廠維修。以往若要檢驗接收大線，通常采用萬用表的通斷檔位測量，該方法是將接收大線全部拉直攤開，用萬用表的一根表筆連接32芯防爆井下航空頭（1—32）號，另一根表筆分別連接32個傳感器，判斷線纜內(nèi)部導(dǎo)線是否受到損壞。但是由于高分辨接收大線全長66米，一般需要兩到三人攤開大線完成檢測，費時，費力，并且對場地的長度要求較高。在經(jīng)濟(jì)和時間上都造成了浪費。YD32（A）高分辨電法儀接收大線檢測器，是一種應(yīng)用于判斷高分辨電法儀接收大線好壞，檢測主機(jī)是否正常的簡單、高效，快捷的檢測工具。接收大線檢測器的使用，能為儀器的使用者提供一種簡單、有效的自我檢測接收大線好壞的方法和工具；能為售后服務(wù)人員提供一種智能的、快捷及可靠的維修工具。

1 高分辨電法儀接收大線檢測器的研制及工作原理

1.1 工作原理

接收大線檢測器，是將大線的32芯防爆井下航空頭與檢測器的32芯防爆井下航空座相連，用檢測器上的高精密傳感器專用夾子頭連接大線的傳感器，選擇檢測器上的開關(guān)。檢測時，如果蜂鳴器鳴叫，說明該號碼的傳感器與檢測器構(gòu)成了回路，蜂鳴器加電工作，表示此道傳感器正常，無需維修，如果不鳴叫，說明此道傳感器損壞，需打開維修。其原理圖如圖1所示。

圖1 檢測器硬件構(gòu)成

1.2 組成

YD32（A）接收大線檢測器的重要組成部分是：一個32芯防爆井下航空座、一個報警單元（SFM42—11、6V—24V高音量蜂鳴器）、三個11位的波段開關(guān)、一個高精密傳感器專用夾子、另外還有一個供電單元為整個電路提供一個直流12V的電壓。高分辨接收大線檢測器的開關(guān)功能定義如下：

開關(guān)1：負(fù)責(zé)選擇A檔位或選擇B檔位。A檔位控制檢測1—16號傳感器，B檔位控制檢測17—32號傳感器。

開關(guān)2：開關(guān)2共有11位，當(dāng)開關(guān)1選擇A檔位時，開關(guān)2負(fù)責(zé)控制檢測1—10號傳感器。當(dāng)開關(guān)1選擇B檔位時，開關(guān)2負(fù)責(zé)控制檢測17--26號傳感器.

開關(guān)3：開關(guān)3共有11位，當(dāng)開關(guān)1選擇A檔位時，開關(guān)2選擇中控檔位時，開關(guān)3負(fù)責(zé)控制11—16號傳感器。當(dāng)開關(guān)1選擇B檔位時，開關(guān)2選擇中控檔位時，開關(guān)3負(fù)責(zé)控制27—32號傳感器。由于傳感器內(nèi)部是短接的，所以檢測器上的傳感器夾子也需要短接。

1.3 供電單元

接收大線檢測器的供電單元，是由一塊封裝形式為3串，額定容量為5Ah的電池和保護(hù)電路構(gòu)成。其輸出電壓范圍為9V--13V，最大短路保護(hù)電流為5A。由于煤礦工作時間不確定性和工作環(huán)境的特殊性，儀器在充電時常常無人看守，考慮到安全因素，在供電部分設(shè)計保護(hù)電路，其電池保護(hù)電路是由一片型號為MM1414的集成電路來實現(xiàn)的。如圖2所示。通過MM1414的使用，在對Gl6S錳酸鋰電池進(jìn)行充、放電時無需人員值守，可節(jié)約人力成本，并降低了電池后期維護(hù)和保養(yǎng)的成本，同時也延長了電池的使用壽命。

圖2 供電保護(hù)電路

該IC芯片是用以保護(hù)鋰離子電池組的三到四個單體電池，它采用一個緊湊型封裝，具有過充電檢測，過放電檢測和過流檢測功能。與以往機(jī)型相比可在外部設(shè)定死區(qū)時間。MM1414參數(shù)如表所示。

表2 MM1414參數(shù)

MM1414管腳定義如表3所示

表3 MM1414管腳定義

2 應(yīng)用實例

在山西晉中靈石縣煤礦進(jìn)行的超前探測施工中，在對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)第12道數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，隨即進(jìn)行重新采集，但問題依然存在。當(dāng)時懷疑主機(jī)損壞，需要返廠維修。

維修人員使用了高分辨電法儀接收大線檢測器，對接收大線進(jìn)行檢測。但由于接收大線過長且標(biāo)號不清，無法識別，所以維修人員采用的是逐一排查的方法進(jìn)行檢查。首先將高分辨接收大線的航空頭固定在檢測器的航空座上，檢測器的高精密傳感器夾子與接收大線的1—32號傳感器中的任意傳感器相連接。將開關(guān)一選擇在A檔位上，再將開關(guān)2，從1—10號檔位逐一選擇，如沒有聽到蜂鳴器鳴叫，則將開關(guān)2選擇在中控檔位，并將開關(guān)3，從11—16號檔位逐一選擇。如果未聽見蜂鳴器鳴叫，將開關(guān)1選擇在B檔位，將開關(guān)3從32—27號檔位逐一退回，如還未聽見蜂鳴器鳴叫，最后將開關(guān)2從26—17號檔位逐一退回。直到蜂鳴器鳴叫為止，記錄檢測器上號碼，標(biāo)注接收大線號碼。如有一路傳感器始終未鳴叫，則說明該路傳感器損壞。

利用這種排查方法，維修人員很快的就發(fā)現(xiàn)12號傳感器始終未鳴叫，所以說明該條高分辨接收大線第12道傳感器損壞，儀器主機(jī)正常。

平頂山天安煤業(yè)七礦有限責(zé)任公司，送修的高分辨電法儀，送修原因是10號和32號傳感器檢測損壞。

維修人員對接收大線進(jìn)行檢測，首先檢測10號傳感器，將高分辨接收大線的航空頭固定在檢測器的航空座上，讓檢測器上的高精密傳感器夾子與大線10號傳感器相連接，構(gòu)成回路，將開關(guān)1選擇在A檔位上，將開關(guān)2選擇在10號檔位上，蜂鳴器鳴叫，說明10號傳感器正常。其次檢測32號傳感器，將檢測器的高精密傳感器夾子與大線32號傳感器相連接，構(gòu)成回路，將開關(guān)1選擇在B檔位上，將開關(guān)2選擇在中控檔位，將開關(guān)3選擇在32號檔位上，蜂鳴器鳴叫，說明32號傳感器正常。因此判斷儀器主機(jī)受損，需要維修主機(jī)。

以上兩個實例說明，通過應(yīng)用高分辨電法儀接收大線檢測器，對接收大線或儀器進(jìn)行判斷時，能準(zhǔn)確的區(qū)分出導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常的原因，縮短維修時間并為客戶節(jié)約了維修成本。

圖3 實體圖

3 結(jié)論

通過在維修實驗中的應(yīng)用說明，YD32（A）高分辨電法儀接收大線檢測器的研制，克服了傳統(tǒng)檢測與維修中需要參加檢測的人員眾多的問題，并大大提高了工作效率，降低了成本以及解決了對場地的長度要求較高等客觀問題。攜帶輕便、操作簡單。也可以作為高分辨電法儀的配套附件，配備正在使用YD32（A）高分辨電法儀的煤礦企業(yè)中，可在不拆機(jī)的情況下排查造成丟點，漏測的真實原因。

該檢測器目前還有有待改進(jìn)之處：實現(xiàn)井下防爆，在井下施工現(xiàn)場使用；提高智能化程度。實現(xiàn)其與主機(jī)相連，只需一鍵式觸摸檢測，自動尋找主機(jī)故障以漢字顯示提醒。

[1]高致宏，王信文，何繼賓，閆述.《電法超前探測技術(shù)與礦井含水構(gòu)造精細(xì)探測》，2001.9

[2]劉國棟.《電磁法及電法儀器的新進(jìn)展和應(yīng)用》.石油地球物理勘探，2004，39

[3]劉國棟.《礦產(chǎn)資源調(diào)查的物探方法和儀器設(shè)備》.物探與化探，第31卷增刊，2007年10月

[4]裴克選.《常用電法勘探技術(shù)的原理及其應(yīng)用舉例》.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010 NO.19

[5]夏祥瑞.《當(dāng)今物探儀器的發(fā)展趨勢》.物探裝備，2000年6月