煤矿“水害”被称为煤矿五大“灾害”之一，其影响程度仅次于瓦斯爆炸，排在第二位。我国煤田共划分为六个水害区，鸡西地区属于三号水害区，即东北侏罗纪煤田的裂隙水水害区，该区的裂隙水一般对生产不够成太大影响，但鸡西地区煤矿开采历史悠久，历史上留存了大量的废弃关闭矿井，再加上近几年关闭的大量不具备安全生产条件的小煤矿。废弃关闭矿井存有大量的老空（窑）积水，使得现有生产煤矿的安全开采变得十分复杂。自2008年以来，鸡西市地方煤矿先后发生了建宝煤矿透水事故、恒达煤矿透水事故、金利煤矿透水事故、鑫永丰煤矿透水事故、恒鑫源煤矿透水事故、金地煤矿透水事故、鸡东县嘉艺煤矿透水事故等7起重大事故，造成了巨大的经济损失和生命财产损失，社会影响恶劣。项目针对鸡西市煤矿水害事故多发的情况，为探查清楚鸡西地区矿井充水水源，特开展鸡西市煤矿采空区含水体分布探测研究工作，拟从源头上控制“水害”事故的发生，为煤矿防治水工作提供科学地预测预报。 项目科技成果技术研究内容是通过在大地半空间利用不接地回线向地下发送一次电磁场，在一次脉冲场间歇期间，使用不接地线圈观测二次涡流场的方法，即导电介质在跳跃变化的激励磁场的激发下产生涡流场的问题，研究煤矿采空区探测二次电磁场变化随时间与深度变化规律，研究采空区高、低阻层中电磁信号的观测通道与分辨率二次场的衰减规律探测到地下地质异常体，剔除煤矿采空区煤岩电磁响应中的假异常信息，计算采空区煤岩的磁场变化率，从而实现对采动破坏地层（即采空区）及充水低阻层（即含水体）的识别。 项目研究主要技术性能指标： （1）单匝线圈发射，地面半空间发射； （2）大定源方式观测； （3）数据处理后反演成像； （4）勘测结果很好地指导了煤矿在水害防治中科学的划定积水线、探水线和警戒线。 创新点主要有以下几个方面： （1）研究矿井采空区探测二次电磁场变化随时间与深度变化规律；研究采空区高、低阻层中电磁信号的观测通道与分辨率，剔除矿井采空区煤岩电磁响应中的假异常信息；计算采空区煤岩的磁场变化率，实现对采空区及充水低阻层（即积水体）的识别等，体现了研究系统的完整性； （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准确探测。 该项目研究成果的成功应用，为鸡西市地方煤矿防治水预测预报工作提供了重要的支撑，为各矿避免水害事故的发生、提高矿井安全生产水平做出了贡献，具有较大的社会效益，该成果整体达到了国内领先水平。 项目研究成果已经在鸡西市所属94个地方煤矿进行了应用，探测成果与现场工程实际取得了较好的一致性，与国内外诸多学者对煤矿采空区含水体的研究相比，达到了国内领先水平，目前已经申请了三项实用新型专利。项目技术成果大大提高了煤矿采空区含水体赋存位置及范围的探测精度，准确掌握导水通道的位置，消除构成水害的安全隐患，保障煤矿井下的生产安全，减少掘进工作中无效的钻探，降低工人的劳动强度，提高掘进效率，同时可降低因水文地质条件不清而带来的生产成本，每年可为鸡西矿区的煤矿企业节约无效钻探等成本达到几千万元，因此可进行大范围推广应用。 项目采用的瞬变电磁技术为单匝线圈地面半空间发射，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受外界干扰影响因素较多，如煤矿井田范围内高压线，金属导体和其他电磁信号等。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。

黑龙江科技大学

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