礦井微震與電法耦合監測技術

劉盛東 ， 楊 彩 ， 章 俊 ， 李純陽 ， 任 川

(1.中國礦業大學 深地工程智能建造與健康運維全國重點實驗室, 江蘇 徐州 221116；2.中國礦業大學 礦山互聯網應用技術國家地方聯合工程實驗室, 江蘇 徐州 221116；3.中國礦業大學 物聯網(感知礦山)研究中心, 江蘇 徐州 221116；4.中國礦業大學 資源與地球科學學院, 江蘇 徐州221116；5.安徽惠洲地質安全研究院股份有限公司, 安徽 合肥 230088)

我國煤炭消費占比到2050 年仍將維持在40%左右[1]，持續占據主體能源地位。隨著煤炭資源開采區域、深度及強度的增加，水文地質類型愈加復雜，礦井工作面采掘擾動極易誘發礦井突水事故，嚴重威脅我國煤炭資源安全開采。當前，傳統礦井物探技術難以實現智能化礦井建設下的透明地質要求，采用多場(微震場、地電場等)耦合方法在采礦全生命周期階段實時動態監測礦井地質災害孕育發展過程[2-3]，可有效對采動破壞過程中巖體破裂及滲流情況進行精準捕捉，減少單一地球物理方法多解性，是實現智能精準開采的重要手段[4]，對煤礦防治水意義重大。

礦井水害事故的發生主要是巖體破裂與礦井水滲流共同作用的結果。研究表明，微震信號可有效表征巖體破裂位置、強度及其震源機制[5-6]，微震監測技術因此被廣泛應用在采掘擾動下導水通道斷層、陷落柱等活化與失穩過程[7-8]、采空區突水[9]及頂底板采動裂隙孕育發展過程等[10-16]，但是微震監測主要反饋巖體破裂發育時空位置信息，該破裂是否充水、導水，對回采工作面是否存在水害威脅難以確定；地電場信號中的激勵電流、自然電位及電阻率等參量可有效表征巖體破裂、水滲流或二者共同作用情況[17-18]，電法監測技術因此被廣泛應用到底板采動破壞深度[19-21]、頂板導水裂隙帶發育高度[22-23]、隱伏地質構造(斷層、陷落柱等)活化及注漿效果探查等[24-26]。因此，由于地電參量對水反應敏感，與微震信息結合，可有效對采掘擾動產生的導水通道富水性進行準確描述。

2018 年，國家礦山安全監察局下發《煤礦防治水細則》提出復雜水文地質類型礦井應采用微震與電法耦合等監測技術[27]。微震與電法耦合監測技術是一種通過并行同步監測目標區域被動源微震波場與主被動地電場的多場多參量地球物理實時動態監測技術。當前該項技術已逐漸應用于復雜水文地質條件下的礦井水害監測預警，同時被作為一項全過程實時動態監測預警技術服務于智能礦山建設。作為一種適用于當前煤礦復雜地質環境下的礦井水害探測的重要手段，目前已開始被應用于井下煤層頂、底板突水監測、斷層活化監測等[10,28]。隨著礦井物聯網技術的發展，微震與電法耦合監測已實現了采集數據的在線實時傳輸與處理，對受采掘擾動影響的地質異常區域進行實時動態監測，并在此基礎上提出了煤礦井下突水模型預警技術[29]。

微震與電法耦合監測技術從被動監聽與主動監測、微震場與地電場結合的角度，可實時動態表征采掘過程中地質災害演化過程，作為礦井水害主動預警技術，可有效服務我國智能化礦井建設。當前，微震與電法耦合監測技術在煤礦水害實時動態監測中開始得到應用，突破傳統微震與電法獨立采集的局限，課題組自主研發了國內外首款煤安認證的微震與電法耦合并行監測系統，該系統基于網絡并行電法、并行多物理場采集等核心技術[30]，在同一個采集儀內實現微震與地電場數據實時并行同步采集，集被動源微震波場(微震信號)與主被動地電場(激勵電流、自然電位及視電阻率)為一體——礦用本安型微震電法并行監測儀采集站。采集站內置精密時鐘連接礦井環網，由地面網絡服務器實現井下1～n個采集站的遠程網絡對時、守時，采集站與服務器同時具備數據采集控制、傳輸、存儲、解編功能；并將微震監測、電位監測與電法激勵進行硬件內部隔離與并行采集，遠程實現單個采集站內部、多個采集站之間的微震通道、電位通道、電流發射通道的不同組合，從而實現井下巷道、鉆孔有限空間范圍內微震監測點、電位監測點、電流發射點的最優觀測系統布置，真正實現微震電法耦合監測。筆者將從微震與電法耦合監測原理、硬軟件系統、現場實測案例等方面進行闡述，并探討微震與電法耦合未來研究方向。

1 微震與電法耦合監測原理

1.1 微震監測原理

微震是巖體損傷變形破壞過程中的伴生現象[31]。巖體的應變能在此過程突然釋放，以地震波(主要為P 波和S 波)的形式向外傳播。受煤礦采掘應力擾動的影響，礦井水害導水通道(煤層頂底板破壞、構造活化等)孕育、發展至失穩的過程往往伴隨巖體變形、微破裂及宏觀破壞的過程，通過全空間、實時、動態監測微震信號，可獲取巖體破裂發生的位置、強度、震源機制等信息(圖1(a))，從而確定導水通道的孕育演化過程。

巖樣壓裂實驗表明，微震(聲發射)信號與應力變化保持一致[32]。工程實踐研究表明，采動突水通道形成是巖層破裂裂縫萌生、擴展和貫通的動態過程。因此，由采動壓力和水壓力擾動應力場而誘發的巖體破裂微震活動是礦山突水的重要前兆[33]。進一步研究表明，微震信號發生的時間、空間、強度可用來確定微破裂發生的空間位置、頻率以及微破裂尺寸[15]，巖層采動裂隙的導通性可以采用微震能量密度及連通度進行描述[5]。因此，通過微震定位結果刻畫與預測裂縫等突水通道，利用微震事件能量、頻次及微震波形特征等前兆信息時空定量描述突水過程，可為突水監測預警提供依據[34-35]，如圖1(b)所示，圖中，a為橢圓長軸；b為橢圓短軸；S為橢圓面積。

1.2 電法監測原理

電法監測的基本原理是監測目標區域巖性的電性特征變化。地電特征參量主要包括電位(自然電位、激勵電位、極化電位)或電位差、激勵電流，以及由激勵電流對應的激勵電位響應計算得到的電阻率參數、極化率參數等。其中自然電位是天然狀態下(未供電時)巖體受滲流或破裂影響下形成的自然電場產生的電位，與微震場一樣屬于被動源場，可進行全天候不間斷監測。與自然電位不同，電阻率與激勵電流屬于主動源場數據：通過主動供電電極A、B 向地下供入穩定激勵電流I，然后測量測量電極M、N 之間的電位差U，從而求得該電法測點的視電阻率值ρ=KU/I(K為裝置系數)，與供電電極A、B 和測量電極M、N 的空間位置有關[36]；采用并行電法技術把DC 法中的AB供電轉換成AM 法供電，實現了視電阻率的快速巡檢。

影響巖層電阻率的因素主要包括巖層的巖性、含水性、溫度、應力、孔隙裂隙結構等，其中巖層含水性、應力及孔隙裂隙結構3 者共同作用的含水巖層受力變形破裂，是礦井水害電法監測地電響應異常的最主要誘因，研究學者發現覆巖破壞形成的垮落帶與導水裂隙帶視電阻率變化分別是正常情況的4～6 倍與2～3 倍[37]；激勵電流對電極附近接地條件反應靈敏，也可用接地電導率δ=I/E來表達(E為發射電壓)，激勵電流大小對礦井水頭位置與裂隙發育情況可進行直接反饋，水頭抵達時激勵電流會顯著變大，裂隙發育為導致該處電極的激勵電流下降。底板突水實驗證明視電阻率、激勵電流及自然電位等地電參量可有效動態表征礦井水滲流孕育發展過程[38](圖2)。然而由于電法監測線纜易受應力破壞而拉斷，其在實際井下應用時的監測范圍受限。

圖2 底板突水模擬地電場動態響應規律[38]Fig.2 Response law of geoelctrical field in floor water inrush simulation[38]

1.3 微震與電法耦合監測原理

隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，礦井水文地質環境愈來愈復雜，單一地球物理方法難以準確捕捉礦井水害動態發育過程。煤巖變形破裂是礦井水害發生的重要誘因，煤巖微震電法特征變化顯著(圖3)[39]，采用微震與電法耦合監測技術對礦井水害孕育發展過程進行動態監測，對煤礦防治水意義重大。

圖3 巖樣受載變形破裂聲發射、自然電位與力同步響應特征[39]Fig.3 Response characteristics of rock acoustic emission,self-potential and force during loaded rock samples deformation and rupture[39]

微震方法通過微震事件發生頻率實時判斷裂隙發育程度，利用定位分析可準確判斷裂隙發育位置；電法通過監測巖體破裂或水的滲流引起的地電場異常，可以動態表征裂隙發育或地下水的滲流過程。微震與電法耦合監測技術綜合利用微震信號、自然電位、電阻率等震電參量實時動態監測巖體破裂情況，利用主動源電阻率與激勵電流動態監測巖體內裂隙充水或滲流情況。2 者相輔相成，電法監測數據可有效彌補微震信號很難識別導水通道是否充水的不足[40]，而微震監測可突破電法監測范圍受限的難題，并提高其識別導水通道及其含水性的能力，進而有效提升礦井水害精測精度。一般情況下，對于微震與電法耦合固定監測區域，若巖體破裂時不伴隨水的滲流作用，微震場與地電場響應特征為，微震事件在該區域發生頻繁，自然電位變化顯著，電阻率在該區域呈現逐漸升高趨勢，破裂區域電極的激勵電流則會出現顯著下降[41]；若巖體破裂時伴隨水的滲流作用，微震場與地電場響應特征為，微震事件在該區域發生頻繁，自然電位呈現逐漸升高趨勢，電阻率在該區域呈現逐漸降低趨勢，滲流水頭抵達區域電極的激勵電流則會出現顯著升高；若監測區域巖體整體保持完整，受現場采動擾動較少，微震場與地電場響應特征為，微震事件發生頻率較少，自然電位、電阻率、激勵電流等地電參量保持相對穩定?，F有多個礦井水害監測工程經驗表明，自然電位連續2 d 升高600 mV，電阻率連續下降30%，監測系統將提前48 h 預報水害危險，結合微震事件的頻次與能級大小提高預警精準度。

2 微震與電法耦合監測系統

實現微震與電法耦合監測的關鍵基礎在于2 類地球物理硬件裝備的耦合設計與研制。為此，本課題組自主研發了首臺國家煤安認證的微震與電法耦合監測系統，其將微震與地電場數據實時并行同步采集、存儲與傳輸，從底層裝備上實現了微震與電法的耦合，突破了傳統綜合物探硬件相互獨立采集的現狀，可用于采掘擾動誘發的巖體破裂及其水滲流場的有效監測。該系統通過得到微震事件與地電事件的時空分布，可進一步融合三維地質建模，獲取震波場、自然電場及電阻率時空三維可視化。微震與電法耦合監測系統的主要特色包括以下幾個方面：① 此監測系統同步采集微震與電法數據，其電法通道和微震通道可任意組合，根據現場需求多個基站可以級聯，適用于井下有限空間下觀測系統的最優化布置；② 監測系統依托發明專利“分布式并行智能電極電位差信號采集方法”進行電法數據的并行采集[28]，采集效率顯著提升，可實現自然電位、電阻率、激勵電流等地電場主被動參量同步監測；③ 電法供電電極與接收電極分離，減少電極極化影響，保障電法原始數據采集質量；④ 實現微震電法數據實時在線傳輸，云端處理，一鍵成圖，可自動生成微震與電法耦合監測日報。微震與電法耦合預警機制是利用背景電阻率信號和自然電位信號對比開展綜合預警，當出現微震事件頻次與能級閾值、激勵電流顯著變化、電阻率降低與自然電位持續升高5 個特征時，觸發預警機制。具體礦井初次預警指標的閾值，可通過監測過程的安全極值為初值進行期望迭代考慮，重點突水指標為電阻率持續降低和自然電位持續升高閾值，超越電極范圍的信息，可采用電阻率、極化率反演和微震定位計算頻次與能級參數綜合確定。

2.1 微震與電法耦合監測硬件系統

微震與電法耦合監測系統由井下監測儀采集站系統和井上服務器控制系統2 部分組成，如圖4 所示。井下采集系統由微震電法并行監測儀采集站、檢波器、測量電極、發射電極、本安電源、網絡接口等組成；井下可根據現場具體微震電法觀測系統設計布置多個采集站。地面控制系統由服務器及控制軟件、計算機等組成。整個系統的總體架構為B/S(Browser/Server)架構即瀏覽器和服務器架構模式，所有授權的用戶都可以通過計算機或手機的網頁，遠程控制服務器和井下采集站，通過網絡(通用網絡+礦用網絡)來發送指令、傳送數據、處理數據、查閱圖表、推送結果。采集站儀器有內置時鐘守時，服務器通過1588 協議進行秒級網絡對時，實現多采集站-服務器直接的時間同步。圖5 為微震與電法耦合監測井下現場安裝實物圖。

圖4 微震與電法耦合監測系統示意Fig.4 Diagram of microseismic and electrical coupling monitoring system

圖5 YZD12-C 礦用本安型微震電法并行監測儀井下安裝Fig.5 Underground installation of YZD12-C mining intrinsically safe microseismic and electrical parallel monitoring instruments

微震與電法耦合監測儀采集站數據采集工作流程：① 設計微震與電法耦合監測觀測系統，確定現場電法和微震的通道數；② 設定待監測工作面坐標系；③ 施工傳感器布置鉆孔，安裝微震傳感器和電極；④ 構建微震檢波器、測量電極、激勵電極坐標；⑤ 建立三維觀測系統；⑥ 虛擬3D 表達；⑦ 監測點屬性點亮顯示等，獲取如圖6 所示某工作面頂底板破壞微震與電法耦合事件示意，進而通過數據分析與處理解釋形成可視化圖解與定量表達。

圖6 工作面微震與電法耦合數據采集示意Fig.6 Diagram of data acquisition with microseismic and electrical coupling system

2.2 微震與電法耦合監測軟件平臺

微震與電法耦合監測系統軟件平臺負責微震電法數據的采集控制及分析處理?？赏ㄟ^網頁端登錄在線監測系統，軟件需對應項目工程的用戶名及密碼，訪問模式有管理模式及訪客登錄模式。登入系統后(圖7)，可進行工程建立和項目管理，獲取井下設備的運行狀態并進行遠程置參，并在主界面配置監測項目工程的采集參數，包括起始及結束通道號、發射電壓、供電時間、數據類型、采樣頻率、供電裝置等，同時可通過設置微震信號觸發閾值，在微震事件發生時同步進行電法發射，實現微震電法耦合同步監測。監測啟動后，全時存儲微震波形、自然電位波形、激勵電流及其響應電位波形數據，并對其進行微震事件、電法事件提取和要顯示，單場顯示或多場同步顯示(圖8)；自動實現微震事件P、S 波初至預拾取、預定位及其震級預計算與三維表達功能；測量電極自然電位實時演化成圖，供電電極電導率實時演化成圖，每次供電后視電阻率自動成圖等處理功能。

圖7 微震與電法耦合監測系統預警平臺與主界面Fig.7 Early warning platform and main interface of microseismic and electrical coupling monitoring system

圖8 微震與電法實時采集數據顯示Fig.8 Data collection in real time for microseismic and electrical coupling monitoring system

3 現場應用案例

3.1 頂底板采動破壞在線監測

3.1.1 地質概況

中煤某煤礦屬深井厚松散層薄基巖下單翼開采，松散層厚度達600 m，110504 工作面為二疊系下石盒子組5 煤，煤層平均厚度6 m，控制采高4 m 左右；5煤距頂板9 煤頂砂巖含水層60 m，距頂板“四含”113～190 m，距底板灰巖含水層約110 m，開采煤層同時受頂板“四含”水和底板水威脅。工作面回采期間存在遇隱伏構造導通5 煤頂、底板含水層向工作面充水的風險。因此，在110504 工作面回采期間開展微震與電法耦合監測，對工作面回采期間頂、底板破壞深度及充水情況進行實時監測、綜合分析、預警，防止裂隙導通“四含”水和隱伏構造導通底板含水層出水，確保工作面安全回采。

3.1.2 觀測系統

根據110504 工作面實際情況，本次微震與電法監測系統共設計4 個監測采集站，監測區域為110504工作面并外擴100 m 范圍內頂板120 m，底板110 m。監測平面范圍、監測站位置及測線布置如圖9 所示，第1 階段同時進行1 號站和2 號站監測，完成后再進行第2 階段3 號站和4 號站監測，每個階段均共布置32 道微震傳感器、96 道電法測量電極、96 道電法發射電極。

圖9 110504 工作面頂底板微震與電法耦合遠程監測觀測系統Fig.9 Observing systems of remote monitoring with microseismic and electrical coupling system in the roof and floor of 110504 working face

3.1.3 成果解釋

2022-07-29—2023-07-27 對110504 工 作 面 進行了微震與電法耦合監測。微震事件數總體為頂板事件多于底板事件，表明回采活動對頂板影響較大，表現出先上升后平緩的趨勢，表明隨回采頂底板破壞趨于平穩，2023-01-03 回采停止后事件數逐漸減少，大部分微震事件發生在頂板0～30 m，注漿改造后頂板事件逐漸增多，如圖10(a)所示。根據微震事件發育高度變化趨勢可看出，工作面初采期間微震事件分布區域變化較大，隨著工作面正常推進，至工作面見方頂板及底板微震事件分布范圍趨于穩定，主要集中在導水裂隙帶發育范圍及底板破壞帶發育范圍內，2023 年1 月回采趨于停采狀態，微震事件發生數量及分布的高度及深度均逐漸變小，基本上與工作面覆巖受采動破壞影響變化規律相一致，如圖10(b)所示。電法監測結果表明，在9 煤頂板上層砂巖層位存在低阻異常區，電阻率值均在15 Ω·m 以下，與0～70 m層位連通性不強；11 月27 日到12 月6 日在井下GD1鉆場注漿，注漿結束后低阻區域的視電阻率逐漸上升為高阻區, 如圖10(c)所示。綜合回采期間微震事件及電祖率監測結果分析，導水裂隙帶高度為70 m，垮落帶高度為30 m 左右。

3.2 工作面底板陷落柱在線監測

3.2.1 地質概況

山能某煤礦4316 工作面掘進范圍內3 煤層厚度7.90～9.05 m，平均煤層厚度8.39 m，該工作面與下部三灰含水層層間距平均為48.96 m，根據四采區三維地震勘探資料，4316 工作面運輸巷西鄰發育一巖溶陷落柱，2021 年通過定向鉆孔探查，推斷該陷落柱實際長軸長約68 m，短軸長約47 m，在工作面回采過程中受采動影響，陷落柱將可能導通下部灰巖水，對礦井安全生產構成嚴重威脅，為了保障工作面安全回采，在回采過程對該工作面底板及陷落柱附近巖層進行微震與電法耦合動態實時監測。

3.2.2 觀測系統

根據現場條件，利用運輸巷和聯絡巷開展微震與電法耦合遠程監測。在運輸巷底板布置電法監測大線和電極，自開切眼口至聯絡巷交口，測線長度共660 m，共布置48 道電極(每道電極含發射和接收電極)，電極間距14 m。在運輸巷和聯絡巷底板布置微震監測大線和傳感器，其中運輸巷布置13 個微震傳感器，自開切眼口往后5 m 左右位置開始布置，間距54 m；聯絡巷布置3 個微震傳感器，間距54 m，共計16 道微震傳感器。微震與電法監測系統布置如圖11 所示。

圖11 4316 工作面底板微震與電法耦合遠程監測觀測系統Fig.11 Observing systems of remote monitoring with microseismic and electrical coupling system in the floor of 4316 working face

3.2.3 成果解釋

2022-12-20 開始對4316 工作面底板進行了微震與電法耦合監測。圖12 為4316 工作面底板陷落柱微震與電法耦合監測成果圖(紅色虛線代表陷落柱邊界)，選取4 月25 日與5 月22 日兩次的電法監測數據及微震事件綜合分析發現，從開切眼靠近陷落柱邊界(2023-04-25)到開切眼遠離陷落柱邊界(2023-05-22)的過程中，視電阻率變化不大，未出現低阻異常區，微震事件主要存在于4 煤及以上巖層，距離3 灰還有一定距離。綜上分析認為，隨著回采進行，工作面底板擾動破壞未誘發陷落柱活化導通底板灰巖水。截至2023-09-01 該工作面安全回采已接近尾聲，未出現灰巖水水害。

圖12 微震與電法耦合監測底板陷落柱成果Fig.12 Results of monitoring the collapse column in the floor with microseismic and electrical coupling system

4 討 論

4.1 微震與電法耦合監測數據采集

高質量獲取井下微震與電法原始數據，是后續進行數據處理、分析及地質解釋的基礎(圖13)。其關鍵在于以下3 個方面：① 高精度抗干擾信號采集單元研發。采用多場保真并行采集、大動態測量范圍、自適應浮點增益、數字可編程前置放大和FPGA 現場可編程軟核處理等硬件開發技術，實現復雜工況下高信噪比多地球物理場數據的獲取，保障現場有效數據采集。② 傳感器的選型與安裝。對于微震檢波器安裝，需采用寬頻高靈敏度的傳感器以保證弱微震信號的接收，并采用孔中安裝的方式以避免松動圈以及巷道噪聲環境對信號的影響；對于電法電極安裝，需將電極安裝入相應頂底板的巖層中以避免煤層高阻屏蔽作用，另外利用黃泥等導電材料進行孔中電極的耦合，減少接地電阻影響，增強供電電流。③ 電磁干擾剔除。井下環境噪聲復雜且不可避免，目前多次疊加、正負正供電、小波分析等方法被廣泛用于數據噪聲剔除，但效果不理想，如何采用更為有效的方法剔除干擾噪聲、獲取高質量微震電法監測數據是未來亟待解決的難題。

圖13 微震與電法耦合監測數據采集Fig.13 Data acquisition of microseismic and electrical coupling monitoring

4.2 井下有限空間特殊觀測系統數據處理

在井下巷道、鉆孔有限空間范圍內實現最優觀測系統布置并對微震與電法采集數據進行準確解析，是實現精準識別地質異常體的關鍵步驟(圖14)。① 不規則觀測系統電法數據處理。不規則觀測系統主要包括頂板/底板巷-孔、頂板/底板孔-孔、頂底板聯合孔-孔以及圍面等電極布設方式。不規則觀測系統電法監測數據解析是一大難點，包括如何定義視電阻率的空間幾何坐標、實現不規則觀測系統下視電阻率成圖，如何對不規則復雜觀測系統下電法監測數據實現真實可靠的數據反演，例如利用時移電阻率[39,42]、全波形反演等方法進行數據反演等。② 微震事件定位優化。為有效接收煤層頂底板微震信號，水害微震監測應避免在工作面回采巷道有限空間布置扁平化的觀測系統，優選回采巷道-頂底板深孔聯合觀測系統進行布置[43]。與此同時，利用已知工作面地層剖面構建精準層狀速度模型、優化定位算法，提高定位精度。③ 巖體破裂或滲流自然電位的超前解譯。自然電位作為地電場中的被動場，可與微震同步實時動態感知井下地質災害孕育發生過程。目前現場自然電位采樣頻率已達1 ms，亟需從海量高頻自然電位監測數據中提取有效的地質異常信息，實現不規則觀測系統下自然電位二維/三維反演，精準辨識引起自然電位變化的主導因素(破裂或滲流)，獲取巖體破裂及突水前兆信息并預警。

圖14 井下有限空間特殊觀測系統數據處理Fig.14 Data processing for the special observation system in underground limited space

4.3 微震與電法監測系統智能預警平臺

微震與電法監測系統智能預警平臺是集地球物理勘探-監測多場數據的融合、解析及地質災害智能預警平臺(圖15)。其關鍵在于以下3 個方面：① 智能數據處理與分析。采用深度學習卷積神經網絡、自監督學習等人工智能算法處理微震、電法監測數據。② 多場數據融合解譯。微震與電法耦合監測目前已實現硬件的真正耦合，但在微震與電法數據解釋方面仍相對獨立，亟需厘清礦井水害孕育發生過程震波場、地電場與應力場、滲流場等多場耦合機理，構建微震信號與地電參量的數學耦合模型，以達到對地質災害動態演化過程的同步耦合監測與解釋。③ 智能監測預警。構建微震與電法監測數據庫。依據大量現場實測案例，捕捉礦井水害發生微震與電法響應規律及預警閾值，融合目標礦區地質構造條件，運用人工智能大數據、深度學習等算法，實現對礦井水害的實時動態智能監測預警，為我國智能化礦井建設提供技術支撐。

圖15 微震與電法監測系統智能預警平臺Fig.15 Intelligent early warning platform of microseismic and electrical monitoring system

5 結 論

(1)微震與電法耦合監測技術是集被動源微震波場與主被動地電場的多場多參量地球物理實時動態監測技術。采用微震與電法耦合監測技術對礦井水害孕育發展過程進行全采掘過程監測預警，可有效對采動破壞過程中巖體破裂位置分布、水滲流過程進行精準捕捉，服務我國礦山水害智能監測預警。

(2)研制的國內外首款煤安認證的微震與電法耦合并行監測系統，突破傳統微震與電法獨立采集的局限，實現了微震與地電場數據實時并行同步采集，通過連接礦井物聯網，實現遠程數據采集控制、傳輸、云端存儲及數據處理，已在煤礦頂底板破壞、陷落柱導水等實時動態監測預警方面得到應用。

(3)微震與電法耦合監測技術未來仍需優化硬軟件系統，提高原始數據采集質量，在微震事件智能識別與定位、地電場的電阻率三維反演以及自然電位滲流反演方面進行攻關；同時結合并行監測的微震電法大數據集，在震電數據聯合反演、智能化監測預警方向開展深入研究，建立礦井水害主動預警監測平臺，為我國智能化礦山建設提供技術支撐。