截至 2023 年 7 月，我国煤矿产能 21.79 亿 t，占 全国核定产能的 59.49%，已建成 724 个智能化采煤工作面、671 个智能化掘进工作面，有智能化工作面的煤矿达到 714 处，占全国正常生产建设矿井数量的 27.43%。 煤矿地质灾害隐患直接影响煤炭开采安 全与产能，深度认识地质灾害隐患耦合致灾机理、加 快煤矿地质透明化建设，提高风险防控水平，已得到 学界和业界普遍关注。 随着煤矿安全高效集约化生产模式的推广和无人化、智能化开采时代的到来，煤 矿采掘工作面要求超前查明影响掘进、回采的小构造、隐蔽致灾地质因素以及实现工作面地质透明化的需求日趋强烈。

受地质探测理论、技术与装备发展水平的限制， 煤矿地质灾害隐患透明化地质保障技术支撑能力还相对滞后，探测技术与装备智能化、精准化、时效性、 共享性还无法满足绿色智能安全开采需求。 20 世纪 90年代至今，煤矿地面高分辨三维地震勘探等技术不断发展，大幅度提高了精确描述煤矿复杂地质构 造、预测煤矿灾害隐患的准确性(精度可达 3 m)，但 其成果仅可部分满足煤矿开采对地质信息需求，更一步高精度的探测则需要通过煤矿井下物探来解决。 此外，基于地面勘探和钻探成果所建立起的煤矿三维 地质模型，并不是真正意义上的透明工作面，难以满足煤矿智能开采远程无人化操控对精细化乃至精准 化的需求。 我国煤矿地质灾害隐患透明化探测技术整体研究尚处于攻坚阶段，矿井地质灾害隐患地球物理综合响应机制未完全掌握，地质透明化探测装备和 技术未形成统一体系。 亟需突破矿井地质信息约束 下岩性反演与震电动态联合反演、矿井煤岩界面和含水异常透明化电磁探测及实时解析、矿井地质灾害隐 患多场耦合多属性智能监测、地质灾害源定量精细表 征和全息透明化地图构建技术瓶颈，解决煤矿安全开采的地质灾害隐患超前探测不够精准、探测范围小、 预警响应不及时等问题。

1.1  煤矿地质灾害隐患透明化探测装备和技术

1.1.1  地面三维地震勘探技术

高分辨率三维地震勘探技术与常规的地质钻探 相比，空间采样间隔更小，勘探精度大幅提高，并在石油勘探中得到成功应用。 国内外相关学者利用三维 地震勘探技术获取煤矿高分辨率、高精度的地质信息 来精细预测地质构造和煤矿灾害隐患，并取得显著成 效。 早期涉及煤田地震勘探技术多是采用与石油天 然气地震勘探相似的方法，并以解决煤田地质构造为目标。 20 世纪 90 年代，以美国科罗拉多矿业学院为 首的北美研究团队开展了针对煤田瓦斯赋存状况的 地震探测技术研究，发表了一系列科研成果，加拿大 McGill 大学地球与行星科学系 Marroquin 利用地 震属性技术研究煤层瓦斯储层，结果表明煤层厚度可 以利用最大绝对振幅、道积分和总能量来进行预测， 而曲率属性可以揭示同沉积与沉积后的构造演化特 征。 以美国 Cedar Hill 地区为研究靶区，开展了多 波(或转换波) 探测煤矿瓦斯的探索，RAMOS 和 DAVIS 利用 AVO 技术进行煤矿瓦斯探测的有益尝试。 针对提高煤矿地质构造勘探精度的问题， 1993—1994 年，由安徽煤田地质局、淮南矿务局和中国矿业大学共同合作在淮南矿务局谢桥煤矿首采区 和潘集矿区进行了高分辨三维地震勘探试验，采用采 样间隔 t = 1 ms，10 m×10 m CDP 网格，叠前部分偏移、DMO 叠加，获得了高分辨率、高信噪比、高密度三维地震数据体，查明了一批埋深 380 ~ 700 m、落差 ≥5 m的小断层，空间定位误差<10 m;查清了区内幅 度>5 m 的褶曲;在 460 m 深度上清楚分辨相距 50 m、断面为 3.2 m×3.8 m 相互平行的石门巷道(图 1)。

......