从近年来的煤矿水害事故特点可知，我国煤矿水害事故多数发生在乡镇煤矿，水害发生地点多为掘进工作面。通常在巷道掘进前方可能存在的含导水类型有：断层破碎带含导水、陷落柱导水、釆空区积水以及岩溶富水区等。针对此类不良地质因素的探查，常用钻孔探测方法成本高、耗时长，探查范围极为有限；此外，施工钻孔易成为隐伏含水体进入巷道的人为通道，从而引发次生事故，故仅采用钻探手段难以满足实际生产的需要。 鸡西地区近年来发生了多起煤矿水害事故，事故类型主要为老空（窑）水害，充水水源来自地表水、大气降水、第四系松散层水和开采后冒落带和裂隙带断裂后的裂隙积水。总结鸡西地区近年来发生的几起煤矿水害事故的经验教训可以发现，“水害”事故的发生应具三个条件，即充水水源、涌水通道、涌水强度，对充水水源及涌水通道的超前探测对消除煤矿企业水害事故起到至关重要的作用。 2009年由国家安全生产监督总局发布的《煤矿防治水规定》十六字原则科学地概括了水害防治工作的基本程序，其“预测预报”的原则要求煤矿在查清矿井水文地质条件基础上，运用先进的水害预测预报理论和方法，对矿井水害做出科学分析判断和评价。2013年由国务院办公厅发布的《关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见》，要求全面普查煤矿隐蔽致灾因素，煤矿企业要加强建设、生产期间的地质勘查，查明井田范围内的瓦斯、水、火等隐蔽致灾因素，未查明的必须综合运用物探、钻探等勘查技术进行补充勘查。由此可知，煤矿进行水害普查工作是保障安全生产的前提基础。因此，项目采用瞬变电磁技术针对鸡西市煤矿井下水害隐患进行超前探测，对采、掘工作面进行超前探测，摸清工作面周边的隐蔽水害，为煤矿企业防治水起到关键的预测预报作用。 煤矿水害井下超前探测时在地下几百米深度的井下巷道内进行的，在忽略巷道空间的影响下，在线圈的两侧都会产生“烟圈效应”，其响应特征为全空间电磁响应。在井下探测时令线圈法线方向对准要探测的目的方向， 在发射线圈中通以阶跃电流，然后利用接收线圈测量感应二次场。通过接收到的二次场的感应电动势随时间的变化特征，就可以了解在井下超前探测范围内的目标方向介质的电磁性质变化规律，通过对数据的解释处理进而确定探测方向的地质情况，根据其视电阻率分布情况，就可以确定异常区的空间位置、异常体大小等，从而对煤矿井下水害进行超前探测，并精确探测超前150m范围内的积水体位置、落差大于5m的断层等导水通道。 项目主要技术性能指标有以下几项： （1）数据接收线圈为多匝，小回线； （2）观测方式为偶极共面观测和同轴中心点观测； （3）数据处理后反演成像； 创新点有以下几个方面： （1）研究煤矿井下探测区域中高、低阻煤（岩）层中电磁信号的观测通道与分辨率，剔除矿井探测区煤岩电磁响应中的假异常信息；计算探测区煤岩的磁场变化率，实现对充水低阻层（即积水体）的识别。 （2）体现了学科交叉的特色：项目研究基于煤矿开采理论、矿井水文地质、地理物理勘探理论等，充分体现了多学科的交叉运用特色。 （3）从煤矿水害防治的实际问题出发，可实现煤矿井下积水体及导水通道的超前探测。 （4）弥补了钻孔探测方法的不足，为巷道掘进提供了水文地质预测预报信息，提高了安全性。 项目成果对鸡西市地方煤矿的安全生产起到了显著效用。项目所提交的成果现场应用较好，有效的指导了煤矿水害防治工作；据项目完成后成果实施与实际效果情况来看，该项目研究成果在鸡西市地方煤矿安全生产工作上取得了显著的社会和经济效益，该成果整体达到了国内领先水平。 项目的研究成果在鸡西市十九个地方煤矿得到了应用。项目利用瞬变电磁技术，通过对工作面的前方、巷道两帮、顶板等部位进行超前探测数据收集，数据处理及数据解释，对超前探测区域的电磁特性进行了分析和研究，最终确定了各矿掘进工作面周边水害基本情况，并对其赋水状态、积水范围等进行了分析，为煤矿科学制定探放水措施、安全快速掘进提供了可靠的依据，使煤矿的防治水工作更具有针对性，弥补了钻孔探测方法的不足。通过项目的实施，为煤矿企业查明了井下采掘工作面周边的隐蔽水害，避免了多起水害事故的发生，具有重大的社会效益。项目研究科技成果的推广利于矿区社会的稳定、国家能源的安全，具有广阔的经济效益和社会效益，应用前景非常广泛，具有非常重大的现实意义和长远的历史意义。 项目采用的瞬变电磁设备具有防爆功能，对井下生产无任何影响，安全性好。 项目研究存在的问题主要体现在：井下水害超前探测数据接收期间易受煤矿井下环境的影响，由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的影响。而这些影响因素又不可避免的存在，故需要改进瞬变电磁仪接收地电信息的抗干扰能力和去噪能力，以提高分辩率和信噪比。此外，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效超前探测150m左右。

黑龙江科技大学

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