ICS 73. 020 D 10 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 10550—2021 复杂矿井底板突水微震与电法 耦合监测预警方法 Microseismic and electrical coupling method for floor water inrush monitoring around the coal face 2021-01-07发布 2021-04-01实施 国家能源局 发布 NB/T10550—2021 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 一般要求 5 测试方法 6 数据采集与质量评价 数据处理与解释 NB/T10550—2021 前言 本文件依据GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由中国煤炭工业协会提出。 本文件由中国煤炭工业协会归口。 本文件起草单位：安徽晟北辰地质勘测设计有限公司、安徽兴皖能源交通安全工程有限公司、广州 市邦富软件有限公司、安徽恒源煤电股份有限公司、淮南矿业（集团)有限公司、安徽理工大学、中国科学 技术大学、安徽万泰地球物理技术有限公司、中国矿业大学、合肥师范学院、华北科技学院等。 本文件主要起草人：计承富、陈向前、周官群、张海江、曹煜、谢超、王瑞丽、李冲、范仕清、甘林堂、 李培根、许能清、查华胜、连会青、朱轶叶、龚必全。 本文件为首次发布。 NB/T 10550—2021 复杂矿井底板突水微震与电法 耦合监测预警方法 1 范围 本文件规定复杂矿井底板突水微震与电法耦合监测预警方法的术语和定义、一般要求、测试方法、 数据采集与质量评价、数据处理与解择， 2规范性引用文件 下列文件对于 文件的应用是 必不可少的。 凡是注日期的引用文件，仅所注口期的版本适用于本 文件。凡是不注日期的用文件，其最新版本（包括所 有的修改单）适用于本文件。 GB3836.1 爆炸性环境 第 部分 分：设备 通用要求 GB3836.2 爆炸性环境 第 部分：由隔爆型“d"保护的设备 GB3836.3 爆炸性环境 第 3部分：由增安型e"保护的设备 GB 3836.4 爆炸 性环境 第4部分：由本质安全型“"保护的设备 MT/T898 200 煤炭电法勘 探规范 NB/T5103 A 煤矿并行电法采集方法 煤矿防治水 细则 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3. 1 微震microseismicmethod 由自然或者人为因素导教发 石破裂发生或者原生裂缝活化产生的微小震动。 微震的震级一般在一3 级～2级之间，一般以剪切破裂 常在非常规油气开发、固体矿产开采、隧道挖掘等工程生产过程中 发生。 3. 2 电法electricalmethod 通过人工激发电场，以电极接地形式发射和接收，从而反映地层或岩层导电性的一种地球物理勘探 方法。本文中均指直流电阻率法。 3. 3 微震与电法耦合作用 microseismic and electrical coupling 地下岩层中发生微震事件，岩层的结构发生破裂改变，引起岩层中电阻率大小的变化，同时在岩石 破裂过程中发生水体侵入，进一步改变岩层的电阻率值。当岩层中电阻率发生变化时，也影响到岩层中 微震事件的发生，这种岩层中微震与电法的相互作用、相互影响的现象称为微震与电法耦合作用。通过 观测岩层中的微震与电法耦合作用特征，可以获得岩层中的岩石破裂和水害分布情况。 1 NB/T10550—2021 4一般要求 4.1微震 通过观测、分析工程生产过程中产生的微震事件，来监测工程生产过程对周围介质的影响，进而评 价工程生产的效果或者分析预警可能发生的灾害的地球物理技术，见图1。当地下岩石受人为因素或 自然因素发生破裂时，会产生一种微弱的地震波向周围介质传播。通过在破裂区周围布置多组传感器 并实时采集微震数据，经过微震事件检测处理后，采用空间定位算法，确定破裂发生的位置。 传感器2 . 传感器2 传感器1 R 传感器1 K 震源 传感器3 传感器3 图1微震监测定位示意图 4.2电法 地下水运动于岩土孔隙、裂隙及溶隙中，以渗流形式进行运动与物质交换，渗流场对于地下工程，特 别是煤矿开采过程中出现的底板突水事故具有密切相关性，见图2。地下水在运动过程中与各种岩土 的导电性愈强。随着地下水的渗流迁移，发生溶液扩散、吸附、过滤及氧化还原等效应，在固、液介质中 产生地电场的异常。 M. M M, M. (a) (b) (c) (d) 1水流方向正离子负离子岩土体水体 图2岩层中渗流电法监测原理图 NB/T10550—2021 4.3适用条件 本文件适用于受底板承压水威胁的水文地质类型复杂、极复杂矿井，应当采用微震、微震与电法耦 合等科学有效的监测技术，建立突水监测预警系统，探测水体及导水通道，评估注浆等工程治理效果，监 测导水通道受采动影响变化情况。 4.4应用设备参数要求 4.4.1微震 应满足如下要求： a) 仪器装备应符合GB3836.GB3836.2、GB3836.3、GB3836.4的规定要求； b) 通道数宜不低于 c) d) 采样频率宜不小？ kHz; e) 采样方式宜动态连续采集 4.4. 2 电法 应满足GB3 GB3836.2 GB 3836.3、GB3836.4的规定要求，同时仪器工作参数满足如下要 求 E a) 电法仪 b) 电压分 不大于0.001mV； c) AD位 小于24位。 4. 5 基础地质资 资料要求如 a) 采煤工作面回采地质说明书； b) 采煤工程平面布置图； c) 采煤工作面巷道地质素描图： d) 采掘工程平面图 e) 巷道掘进地质资料（含工作面钻孔柱状图）； f) 底板钻孔柱状图 M 5 测试方法 5. 1 方案设计 5. 1.1 电法观测系统设计应满足NB/T51038—2015对现场施工的规定要求。 5. 1.2 微震观测系统设计应满足： a) 微震传感器应在空间上覆盖底板潜在突水灾害发生区域； 微震传感器应打孔布设在底板致密岩体中，避免巷道噪声信号的干扰和保持高质量的微震波 形信号； c) 微震传感器之间应在时间上具有高度的同步性； 微震监测系统应该具有绝对授时功能。 5.1.3 微震和电法观测系统设计应充分考虑背景地质资料、巷道环境、支护条件，掘进资料和回采资 3 NB/T10550—2021 料，圈定监测范围，设计最优的传感器和电极的布置位置，确保传感器、电极、采集器和监测传输电缆布 置采集数据稳定可靠，不会受到人工扰动影响。 5.2施工要求 监测系统的传感器和电极埋设深度应大于巷道围岩松动圈破坏范围，并采用锚固剂使之与岩层充 分耦合接触，并在整个监测时间段能保存稳定布置。 6数据采集与质量评价 6.1数据采集 6.1.1 电法监测数据采集应满足NB/T51038一2015中数据质量评价要求。 6.1.2 微震监测应连续采集并实时传输数据： a） 微震监测系统应满足连续采集和实时传输数据的要求，采样率应当至少为2000点/s； b) 微震系统建议采用速度型传感器进行数据采集； c) 微震系统传感器敏感度应该不低于50V/（m·s）； d) 微震系统应包含至少两只三分量传感器。 6.1.3所有传感器和电极三维空间位置需要记录精确。 6.2采集系统质量评价 6.2.1 微震系统应采用已知位置的井下校正炮方式进行系统标定，设计校正炮的药量以所有传感器能 接收到震动信号为基准，炮孔设计及爆破满足《煤矿安全规程》要求，通过校正炮激发的数据，校正微震 定位所用的速度模型。校正炮定位误差应该在最远接收传感器距离的5%以内。 6.2.2电法监测数据采集应满足NB/T51038一2015中6.3对数据质量评价的规定要求。 7 数据处理与解释 7.1 数据处理 7. 1. 1 建立坐标系 对微震和电法监测系统中的传感器和电极所在空间位置进行精确定位。根据所采用的反演软件要 求，建立二维或三维坐标。 7.1.2微震数据处理和反演 对微震系统采集到的连续数据，基于微震事件在振幅、频率、相位等方面与噪声和其他干扰信号的 差异，可靠进行微震事件的识别并进行定位。根据微震事件在各个传感器上的波形信息，可靠确定其震 源机制和震级以及对应的能量。利用微震事件在各个传感器上的到时信息，进行地震CT成像反演，确 定底板下方的速度异常带。 7.1.3电阻率反演 采用二维或三维电阻率反演软件，得到监测控制范围的电阻率结果 7.2数据解释 7.2.1利用微震事件的时空分布，分析底板由于煤矿开采引起的裂缝动态分布情况，确定底板裂缝的 4