基于孔間直流電透視的煤層底板采動破壞電阻率時移變化規律與機理

岳建華 ， 滕小振 ， 胡雙貴 ， 習丹陽 ， 張河瑞

(1.中國礦業大學 資源與地球科學學院, 江蘇 徐州 221116；2.中國礦業大學 深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室, 江蘇 徐州 221116；3.中國礦業大學 安全工程學院, 江蘇 徐州 221116)

煤層開采引起的集中應力會造成底板破壞，底板應力場及破壞深度的研究是底板承壓水突水研究的基礎[1]。煤層底板突水是采動礦壓和水壓共同作用的結果，工作面回采過程中，煤層底板因應力變化產生變形、破壞使得底板隔水層厚度變薄，削弱了巖體的隔水性能，容易形成導水裂隙帶，導通深部巖溶水發生突水事故[2-3]。因此，研究煤層底板破壞帶深度且實時監測其動態發育演化過程，是礦井水害防治中亟待解決的難題之一。

李富等[4]結合煤層底板的破壞機理對易突水區域的電阻率變化進行分析，建立3 種模型，并對突水點進行預測，設計出一種快速、有效、方便的礦井直流電法數據采集系統來預測底板的突水情況。張平松等[5-6]為研究煤層采動過程中底板破壞與上覆巖層受采動超前影響至后期的動態發育規律及特征，先后采用震波CT 探測技術與立體直流電法對采動過程中底板及上覆巖層進行連續探測。雷貴生等[7]采用礦井直流電法探測帶壓工作面底板，含水層、潛在突水構造的位置及其分布規律取得很好的效果。劉樹才[3]在巖樣物性分析的基礎上建立底板采動導水裂隙帶動態演化地電模型，得出煤層底板導水裂隙演化過程中的視電阻率響應特征。王家臣等[8]采用礦井電剖面法探測工作面回采過程中底板破壞深度及巖層電性特征的變化。高召寧等[9-11]采用直流電法，根據采動過程中巖層電阻率值的時空變化，探討了底板巖層及覆巖破壞與電阻率的響應關系，分辨巖層結構破壞及裂隙發育規律。張峰等[12]采用高分辨電法儀在承壓水上開采的相似模擬實驗中探測煤層底板巖層電阻率，有效反應煤層底板在水壓和頂板壓力作用下的變化以及回采過程中不同時間的底板變形與破壞變化情況。

近些年直流電法由探測逐漸轉變為監測，為地下電阻率成像提供了隨時間的變化特征。DAILY 等[13-14]提出了一種使用初始數據和后續數據的比率反演方法，突出了電阻率相對于背景值的變化。KIM 等[15]開發了一種使用空間變化跨模型約束的時移反演算法并提出了選擇性跨模型約束，用來識別所有隨時間的顯著變化，該方法在監測堤壩滲漏區中取得良好的效果。KARAOULIS 等[16]將空間和時間約束轉換為活動約束，在反演中納入先驗信息，進而來區分與噪聲相關的偽影，得到電阻率的真實變化，也解決了電阻率層析成像隨深度增加分辨率降低的問題。LI Shucai 等[17]提出了一種以多電極陣列為特征的三維感應極化方法，并將其與時移反演實時監測和井間電阻率法相結合引入到隧道和礦山等地下工程突水災害的預測預警。LIU Bin 等[18]將先驗時間梯度約束與對觀測數據進行歸一化，以增強模型參數的敏感性，過濾初始模型的假異常，突出模型隨時間變化的重要信息，并在隧道突水引起的地下水運移監測中成功應用。馬歡等[19]通過歸一化延時電阻率法反演有效地分辨出電阻率結構的微小變化。李飛等[20]基于延時高密度電法的覆巖精細探測方法，建立采前和采后的三維地質地球物理模型，通過數值仿真計算得到了覆巖變形破壞的異常特征。孫衛民等[21]對常見堤防隱患開展三維正演數值模擬分析，研究了時移高密度電法在堤防隱患探測技術上的有效性。張建智[22]根據填埋場地的物性參數，模擬不同深度低阻體的響應特征，證實了填埋場中所測的滲濾液電阻率、殘值及視反射系數隨時間具有動態變化特征。ZHOU Wenlong 等[23]將分布式光纖傳感技術和電阻率三維反演方法應用到監測深部特厚煤層開采過程中受應力影響煤層底板變形破壞的精細特征。LIU Bin 等[24]提出了一種重構連續測量并執行GPU 并行反演數據集的方案，該方案能夠準確的定位和描述介質電阻率的快速變化。張清明等[25]開展了注水前后連續3D 電阻率探測試驗，通過引入電阻率反射系數，分析了注水前后不同時刻的電阻率變化規律。徐濤等[26]基于時移電阻率法基本原理，開展了膨脹土岸坡含水平裂縫結構電阻率法正演模擬，采用數據比算法對不同時刻視電阻率歸一化，反映出了膨脹土岸坡局部電性結構細微變化。蘇鵬等[27]在常規電阻率反演算法的基礎上，推導了延時電阻率反演公式，得出延時反演算法可以消除不同觀測數據集中所包含的隨機誤差，減少假異常的出現。在飽和巖石中，電導率對原生孔隙度和次生孔隙度都很敏感，JOHNSON 等[28]使用三維時移電阻率成像來監測深部巖層壓力改變后巖層裂縫的電場響應規律。YANG Haiping 等[29]基于并行電法監測技術，采用約束時移電阻率反演方法，消除了反演偽影，最終確定了工作面底板破壞帶的最大深度。KIM 等[30]將二維反演導出的初始模型進行三維反演，通過時移電阻率成像為基坑施工過程中監測地下地面穩定性提供了一種有效方法。

在電阻率成像中，通常首選高密度電法，該方法破壞性較小且成本較低，但其分辨率隨著深度的增加而迅速降低?？组g電阻率成像以布置鉆孔為代價，對于一定深度的目標體，其分辯能力將遠優于其他觀測方式，尤其適用于監測煤層底板某一深度破壞的高分辨率要求?？组g電透視法探測理論與方法研究方面，白登海和于晟[31]從Shima 方法出發，系統的闡述了淺層電阻率層析成像的原理和方法。王樺等[32]提出了單極-單極孔間直流電阻率法，通過水壓致裂過程中電阻率變化的測試，證明了該方法的可行性。BELLMUNT 等[33]為評估不同裝置形式對地下結構的分辨能力，提出了靈敏度和異常檢測的指標。WANG Haoran 等[34]闡述了孔間電阻率成像中產生對稱效應的原因，并提出了組合數據反演方法與加權模型疊加技術來有效地抑制對稱效應，提高空間分辨率，該研究對電極裝置的選擇和結果解釋具有重要意義。蔣林城等[35]通過對不同的異常體模型進行數值模擬，綜合靈敏度剖面圖，發現靈敏度等值線剖面圖的疏密、形態、正負值范圍等對分辨率有著直接的影響，并對各種復雜異常體在反演圖中所呈現的不同形態進行了區別分析與歸類。張欣欣[36]基于擴展卡爾曼濾波的時序反演方法，利用孔間電阻率法完成了地下水運移的實時監測數值模擬和物理試驗。付強等[37]定性地分析并總結了各模型反演圖像中必然偽影的存在和分布規律，為跨孔電阻率探測的解釋提供了指導。

筆者在上述學者的研究基礎上，將孔間直流電透視觀測系統應用到監測煤層底板采動破壞規律的研究中，通過數值模擬對比了比值法與反射系數法對監測數據的處理效果，確定反射系數法能直觀的突出底板破壞的異常范圍與邊界。然后，建立多組典型的地電模型，驗證孔間直流電透視方法的準確性，揭示采動過程中底板承壓水導升與底板破壞帶的電性響應規律與特征。最終，開展井下監測試驗，結合現場監測數據準確判斷煤層底板的破壞范圍。

1 方法原理

1.1 孔間直流電透視法

孔間直流電透視法通過在鉆孔1 內布設供電電極建立穩定電場，在鉆孔2 內布設測量電極，根據電位差 ΔUMN和電極之間的相對位置關系推斷鉆孔間的地電響應特征，通常采用式(1)計算視電阻率ρs：

式中，K為裝置系數； ΔUMN為測量電極電位差；I為供電電流強度。

孔間直流電透視測量如圖1 所示，首先A1供電，供電過程中另一鉆孔中的測量電極依次測量B1～B11電極處的電位。A1供電結束后，A2～A11依次供電重復上述步驟。然后將鉆孔1 與鉆孔2 交換測試，由鉆孔2 內電極依次供電，鉆孔1 內電極測量電位。該方法能夠增加勘探區域內的覆蓋次數，進而提高分辨率。

圖1 孔間直流電透視法觀測系統示意Fig.1 Schematic diagram of inter-hole DC fluoroscopy observation system

1.2 直流電阻率正反演方法

正反演是解決地球物理問題的重要工具。正演模擬能夠在給定電阻率模型的情況下計算預測數據，反演可以根據實際觀測的數據重建電阻率模型。在直流電阻率正演模擬中，使用有限元離散化來求解以下偏微分方程組[38]：

式中，σ為電導率；?為電勢；等式右端項為電流源項，這里r為測量點位置，rs+和rs-分別為正電流源與負電流源的位置；δ(r-rs)為以電流源位置為中心的狄拉克函數。

對于常規的直流電法而言，反演是通過現場采集的數據獲得可靠地下電性結構的過程。在電阻率反演中，地下電性結構為離散的模型參數電阻率，其反演問題是一個病態問題，因此需要采取正則化的方法來避免反演中的病態問題：

式中，?d為數據擬合差；?m為模型正則項；β為正則化參數，用以平衡兩項的貢獻。

式(3)具體展開形式為

式中，J為雅可比矩陣，形式為

式中，di(m)為迭代模型m生成的第i個數據點的預測值；mj為迭代模型m的第j個分量。

1.3 時移電阻率法

時移電阻率法是在常規電法的基礎上增加了時間維，即在同一地點采用相同的裝置形式在不同的時間重復進行數據采集。數據處理時反演出同一地點不同時刻電阻率與初始時刻的差異，從而研究地下介質電阻率隨時間的變化。

孔間直流電透視的正演算子用f表示，工作面采動前和采動后探測[20]可分別表示為

式中，mt0、mtn分別為工作面采動前和采動后模型參數；dt0、dtn分別為采動前和采動后探測數據。

通過探測數據反演計算可得到2 次探測的反演模型參數：

由于底板破壞相對地質構造、地層巖性和富水性電性特征不明顯，為消除背景場影響，常用差值法對不同時刻的反演結果進行時移處理，為突出底板破壞后電性結構的局部微小變化，在差值法的基礎上提出了比值法的時移處理方法[20-21]：

為進一步研究煤層底板的變形破壞規律，突出異常邊界的響應特征，筆者將SU Maoxin 等[39-40]提出的基于反射系數分析ERT 高分辨率成像的解釋方法引入到時移數據處理中，進而放大底板破壞范圍邊界處的數據特征，實現孔間直流電透視法的高分辨率成像。

式中，R為視電阻率反射系數，該系數是基于反射系數原理，得到的時移電阻率相對背景場的變化。

2 理論模型測試

2.1 時移反演程序驗證

為了驗證孔間直流電透視時移反演的有效性，筆者進行了數值模型實驗，首先建立2 個正演模型(圖2)，兩平行鉆孔間距30 m，鉆孔與水平面夾角75°，電極間距為5 m，采用單極-單極觀測裝置進行數值模擬，觀測數據采集方式如圖1 所示。圖2(a)為電阻率100 Ω·m的背景模型，為了體現相對背景的微小變化，圖2(b)為添加了幾何尺寸3 m×3 m 的異常體，低阻異常電阻率為20 Ω·m，高阻異常電阻率為500 Ω·m。單獨反演上述2 組模型可以看出，異常體在整個電阻率模型空間的分布范圍較大，異常邊界不明顯(圖2(c)、(d))。采用式(10)與式(11)的數據處理方法得到時移電阻率變化率與反射系數斷面圖(圖2(e)、(f))，其中反射系數法能更準確的突出異常邊界和范圍。

2.2 煤層底板采動破壞電阻率時移規律分析

為建立合理的地球物理模型，首先分析煤層開采圍巖電阻率變化規律。工作面回采過程中，煤層底板經歷周期性的應力變化。當應力在巖石彈性范圍之內時，底板巖層發生彈性形變，因巖層受壓導致原生孔隙、裂隙減??；當應力超過巖石彈性范圍時，底板巖層發生塑性形變，產生大量新生裂隙，甚至導致巖石破碎[41]。如圖3 所示A 區是超前應力壓縮區，B 區是卸壓膨脹區，C 區為重新壓實區，其中應力卸載與集中會向底板深部傳遞，進而影響底板破壞深度與范圍[42-43]。應力變化會導致巖石內部結構發生變化，進而引起電性變化。時移電阻率法可以有效的監測底板巖層破壞后電阻率與背景值之間的差異，進而得到煤層底板的變形及破壞范圍。由于常規高密度電阻率法的分辨率隨勘探深度增加而逐漸降低，為克服這一問題，筆者采用孔間直流電透視觀測系統，在巷道底板布置鉆孔，將電極置于鉆孔中，這意味著模型分辨率在目標深度處不會降低。

圖3 底板巖層破壞分區示意Fig.3 Schematic diagram of floor rock layer damage zoning

2.2.1 煤層底板承壓水導升模型

當采動的裂隙破壞了隔水層且與含水層導通時，含水層的承壓水受壓力作用沿導升帶向上運移，導升帶充水前后電阻率與圍巖差異明顯，據此可以建立一組(多個)正演模型(圖4)，采用孔間直流電透視監測底板承壓水的導升過程，并結合時移方法追蹤其隨時間的變化特征，模擬數據中加入了3%的隨機噪聲。圖4(a)為背景模型，背景電阻率為100 Ω·m，含水層電阻率為20 Ω·m，隔水層電阻率為500 Ω·m。圖4(b)～(e)為承壓水沿導升帶的運移過程，其中圖4(d)為受采動破壞影響隔水層裂隙發育形成導水通道，承壓水沿導水通道向上運移。圖5 為時移模型的反演結果，隨著承壓水的不斷上升，電阻率模型反演結果整體有下降趨勢，但由于噪聲和誤差的影響，反演結果中存在與模型無法對應的假異常，同時模糊了所設置的異常邊界及范圍。為準確界定異常邊界及范圍，以背景模型(圖4(a))為基準，得到時移電阻率反射系數R的斷面(圖6)。由圖6 可以看出消除背景場及隨機噪聲影響后，壓制了假異常的影響，最終得到的異常范圍及形態與所設模型接近，更能反映出不同時間的承壓水導升過程。

圖4 煤層底板承壓水導升模型Fig.4 Coal seam floor confined water lift model

圖5 煤層底板承壓水導升時移模型反演斷面Fig.5 Cross-sectional view of time-lapse model inversion of confined water in coal seam floor

圖6 煤層底板承壓水導升反射系數R 斷面Fig.6 Cross-sectional view of the coal seam floor pressurized water conduction reflection coefficient R

2.2.2 煤層底板采動破壞模型

在上述數值模擬的基礎上，結合勘探區地層的分布特征設置典型的正演模型，分析煤層采動過程中底板巖層破壞的地電場響應規律及特征。結合實際地質資料9-2 號煤層距巷道底板15～21 m，11 號煤層距巷道底板29～35 m，煤層電阻率設置為1 000 Ω·m，圍巖電阻率設置為100 Ω·m。根據煤層采動過程中底板破壞裂隙帶發育過程及電性變化規律，將其分為壓縮區、過渡區及膨脹破壞區等3 個不同導電性區域：① 工作面前方受超前應力影響圍巖孔隙及裂隙被壓實，壓縮區圍巖電阻率有所降低，設置為50 Ω·m；② 過渡區電阻率與圍巖變化不大，設置為80 Ω·m。③ 在不考慮破壞帶導通含水層時，工作面后方的采空區處在減壓區內，致使該區域底板巖層產生底鼓且裂隙發育，電阻率值升高，該區為膨脹破壞區，電阻率為500 Ω·m。采動應力向下傳遞過程中，由于9-2 號煤層處于彈性形變狀態，電阻率變化不大且能有效阻止應力的向下傳遞，因此采動破壞深度設置為15 m。根據煤層回采進度建立一組(多個)正演模型(圖7)，煤層采動前原始應力狀態下地電模型如圖7(a)所示，圖7(b)為采動開始時初次來壓的地電模型，圖7(c)～(e)為工作面后方出現采空區的地電模型。

圖7 煤層底板采動破壞地電模型Fig.7 Geoelectric model of coal seam floor mining damage

圖8(a)為原始應力狀態下反演得到的電阻率等值線，該結果主要反映原始地層電阻率的主要分布特征，可以看出孔間直流電透視對縱向與橫向的分辨率較高，地層電阻率分布與所設模型一致。圖8(b)為初次來壓時的反演結果，受超前應力影響壓縮區電阻率減小。圖8(c)、(d)為工作面后方有采空區分布，前方有超前應力影響，由反演結果可以看出膨脹破壞區電阻率逐漸升高，但鉆孔之間壓縮區范圍難以區分。圖8(e)為采空區已完全經過鉆孔，煤層底板為膨脹破壞區，由反演結果可以看出受高阻煤層及隨機噪聲影響，鉆孔之間異常區視電阻率變化不大，對異常范圍及特征的界定比較困難。

為消除地層因素及隨機噪聲影響，突出巖層變形破壞特征，采用時移電阻率反射系數R的數據處理方法，得到反射系數R的斷面(圖9)。由圖9(a)可以看出，消除相關干擾及背景電阻率后，壓縮區異常特征較為明顯，與所設地電模型吻合。圖9(b)～(d)與單獨反演相比工作面后方的膨脹破壞區電阻率升高較為明顯，更能反映出底板巖層的變形破壞特征。由此得出時移反演電阻率變化率法可將地層因素及隨機噪聲的影響基本消除，重點突出巖層結構變化的區域。

圖9 煤層底板采動破壞反射系數R 斷面Fig.9 Sectional view of reflection coefficient R of coal seam floor mining damage

3 底板孔間直流電透視監測試驗

3.1 監測數據采集

為保證監測效果提高分辨率，本次試驗工作面施工設計采用孔間直流電透視法，如圖10 所示，測線參數及數據采集方式與數值模擬一致。在91203 工作面回風巷內布置觀測站，以工作面初采位置為坐標原點，鉆孔1 坐標(160，0)、鉆孔2 坐標(190，0)，孔深50 m，鉆孔與水平面夾角75°，在水平面上的投影與回風巷走向一致，電極間距為5 m，采用多芯電纜連接將電極置入孔內指定位置，電極與孔壁間通過注水漿耦合。根據現場信號強度測試結果，本次試驗選用單極-單極觀測裝置進行監測數據采集。數據采集時首先鉆孔1 中所有電極作為供電電極，鉆孔2 中所有電極接收，然后再將鉆孔2 中電極作為供電電極，鉆孔1 中電極接收。監測期間工作面推進距離見表1。

表1 工作面推進距離Table 1 Distance of advancing the working face

3.2 實測數據反演結果分析

對孔間直流電透視監測數據進行反演處理，得到了底板巖層電阻率的響應特征(圖11)。圖11(a)為鉆孔1 距工作面開切眼11.2 m 時初次采集數據得到的反演結果，將其作為背景電阻率。從圖11(a)可以看出，底板巖層電阻率高低起伏，探測深度0～-48 m內主要表現出3 個電性分界面；0～-15 m 內主要由砂巖組成，受地質條件影響電阻率為80～120 Ω·m；-15～-35 m 電阻率主要在200～400 Ω·m，該層反映的高阻異常主要為9-2 號煤層和11 號煤層影響；-35～-48 m 主要由砂巖及灰巖組成，電阻率主要分布在80～180 Ω·m。

圖11 采動過程中底板巖層監測視電阻率反演斷面Fig.11 Sectional view of apparent resistivity inversion of floor rock layer monitoring during mining

圖11(b)為工作面向前推進6.4 m，此時鉆孔1 距開切眼6.4 m，與圖11(a)相比電阻率略有升高但總體變化不大。圖11(c)為工作面向前推進12 m，此時切眼位置與鉆孔1 重合，后方為采空區。與圖11(a)相比橫向148～160 m，埋深0～-15 m 電阻率有升高趨勢，局部電阻率由130 Ω·m 變為170 Ω·m，推斷該變化為采空區影響底板巖層裂隙擴展導致巖石電阻率升高。-15 m 以下巖層電阻率變化不大，推斷該層段未受擾動影響或9-2 號煤阻斷了底板擾動向下傳播。圖11(d)為工作面繼續向前推進，鉆孔2 距開切眼20.4 m。與圖11(a)相比橫向148.0～169.6 m，埋深0～-15 m 電阻率明顯升高，推測該區域為采空后底板膨脹破壞，導致巖層電阻率升高。圖11(e)、(f)分別為鉆孔2 距開切眼12.4 m 和9.2 m，受煤層采動影響，橫向148～180 m，埋深0～-15 m 較背景電阻率明顯升高。

從圖11(b)～(f)可以看出，采空區位置的底板巖層0～-15 m 電阻率有逐漸升高的趨勢，推斷為煤層采空后底板應力釋放，巖層處于膨脹狀態，裂隙發育擴張，導致電阻率升高。-15 m 以下區域由于9-2 號煤與11 號煤影響，電阻率變化不明顯，綜合實際地質資料及采動過程中巖層電阻率變化結果，推斷底板破壞深度在15 m 左右。

為消除地層因素影響及數據采集過程中的測量誤差等干擾因素，突出地下介質電性結構的局部微小變化，精細劃分底板破壞范圍，對監測數據采用時移電阻率反射系數R的數據處理方法，得到監測數據反射系數R的斷面(圖12)。

圖12 采動過程中底板巖層監測反射系數R 斷面Fig.12 Cross-sectional view of monitoring reflection coefficient R of floor rock layer during mining process

圖12(a)、(b)為消除地層因素等干擾后得到的反射系數R斷面，可以看出-20～-35 m 由煤層引起的高阻異常已經基本消除，由于工作面后方初形成采空區，而底板的變形破壞是周期性的應力變化引起的，初始時工作面后方的異常變化較小。隨著工作面向前推進，后方采空區范圍逐漸增大，由圖12(c)可以看出底板0～-10 m 范圍R變化較大，據此推斷巖層上方支撐壓力減小導致裂隙發育，電阻率升高。由于圖12(d)、(e)數據采集時間間隔較近，可以看出底板破壞范圍與形態基本一致，9-2 號煤層上方R整體升高，由此推斷底板破壞深度最深可達15 m，橫向影響范圍20 m 左右。

由圖12(a)～ (e)可以看出，反射系數R斷面與底板破壞范圍有很好的對應關系。R的增大區域與膨脹破壞區范圍一致，所以在采空區范圍內由于壓力釋放，巖層內部裂隙發育，導電性變差，巖層電阻率升高。圖12(e)顯示-35 m 以下出現的高阻異常與圖9(d)的異常形態比較相似，由于圖9(d)中-35 m 以下為未受采動破壞影響的區域，據此印證了91203 工作面11號煤層以下未破壞，出現的高阻異常為觀測裝置影響產生的假異常。因此基于時移反演電阻率反射系數的數據處理方法，可以準確劃分底板的破壞范圍及深度，同時也能基本消除地層因素及數據噪聲帶來的假異常，對于觀測裝置影響造成的假異常分布規律及特征需要在接下來的研究中做進一步的討論。

為對比分析孔間直流電透視法的有效性，對底板高密度電法監測數據進行處理得到底板巖層電阻率的響應特征(圖13)。由圖13 可以看出，-15 m 以淺層整體呈現高阻異常，-15 m 以下電阻率相對較低。由于高阻煤層對電場及電流密度有屏蔽作用，影響了勘探深度與分辨率，導致電性響應特征與實際地質資料有明顯差異。圖14 為反射系數R斷面，由于底板高密度數據隨深度增加分辨率不斷降低且伴有假異常分布，底板的變形破壞特征難以區分。

圖13 采動過程中底板高密度監測視電阻率斷面Fig.13 Cross-sectional view of apparent resistivity inversion of high-density monitoring of floor during mining process

圖14 采動過程中底板高密度監測反射系數R 斷面Fig.14 Cross-sectional view of the reflection coefficient R of Multi-electrode monitoring of the floor during the mining process

4 結 論

(1)設計了典型的煤層底板采動破壞地電模型，通過正演模擬獲得了底板破壞后巖層電阻率發生變化后地電場響應特征及規律，為驗證野外實際施工提供了理論依據。數值模擬結果表明：孔間直流電透視法在監測底板破壞中分辨率高，能夠更好的區分地層界面，同時對巖層內部電性變化的識別靈敏度更高。

(2)孔間直流電透視法與常規電法相比具有采集數據量大、距離探測目標體近、觀測精度高、地下信息豐富等特點。通過在煤層底板布設監測鉆孔。該方法實現了采動過程中底板巖層破壞的動態監測，通過對工作面底板巖層地電場研究，揭示了煤層圍巖底板采動前后電阻率響應特征，最終可獲得工作面底板破壞帶深度及范圍。

(3)時移反演電阻率法將探測目標從單一的研究地質異常轉換到對煤層采動過程中工作面底板破壞的全生命周期動態監測，進而實現了工作面底板的精細化監測。該方法不僅能得到勘探目標的電阻率響應特征，還能夠通過時移規律分析采動過程中圍巖的電阻率變化特征。通過理論與野外試驗結果表明，常規直流電法反演難以分辨電阻率結構的微小變化，而時移反演方法能夠消除背景場及隨機噪聲的影響，突出電阻率結構的微小變化。