研究表明，在综采面发生的冒顶、冲击地压、煤与瓦斯突出、突水等事故发生前综采面前方的煤岩的物理参数将产生一定的变化。如果开采过程中能够实时感知事故发生前综采面近场煤岩物理参数的变化，那么就有可能对这些特大事故做出提前预警。其中常用的综采面煤岩超前探测方法有直流电法探测、瞬变电磁法探测、声波层析成像。上述探测方法为静态探测方法，即必须在综采面在停产/准停产条件下进行专门的探测施工。如何在保证不影响综采面正常工作的前提下，有效地开展综采面煤岩超前动态可视化研究是研究综采面近场煤岩参数演变的重要手段，是解决综采面地质灾害动态预警技术的迫切需求。

在陕西省教育厅、陕西省科技厅、中国博士后基金会的资助下，项目提出提出以综采面两侧回采巷锚杆为传感阵列，综采面采煤机截割煤岩引起的煤岩破碎微震信号做为激励源的综采面近场煤岩层析成像超前动态可视化方法，取得了一系统创新成果。

(1)针对锚杆裸露端传感器所采集的信号具有非线性非平稳的特征，用经验模态分解中瞬时频率分析方法提取频域信息，研究锚杆锚固系统反射波及其系统环境干扰杂波的去除方法。最终构建基于锚杆锚固应力波畸变模型、基于EMD的信号分析方法相耦合的协同优化的综采面近场煤岩切割破碎微震应力波提取方法。

(2) 根据含裂隙煤岩层双相介质特性推导出相应的弹性波波动方程，建立综采面近场煤岩双相各向异性介质的波传播仿真数学模型。针对综采面近场煤岩的微观结构和非连续性特点，结合DLSM模型对非连续介质分析的优势，利用高阶离散弹簧模型（DLSM）模拟含裂隙综采面近场煤岩中弹性波传播和反射特征规律，并利用地震属性技术对综采面近场煤岩不同条件下得到的纵波和反射横波进行对比分析总结其传播特性与规律。

(3) 针对传统的线性和Geige微震震源定位方法未考虑煤岩不同介质波速场的差异而引起定位误差较大的缺点，本报告将在综采面近场采动应力波传播正演数值模拟的基础上，依据综采面近场煤岩参数分布对应力波传播特性的影响规律，建立锚杆阵列传感的综采面近场煤岩应力波层析反演和微震定位联合解算方法，提高微震源的定位精度和综采面近场煤岩反演图像的解析度和精度。

（4）在采煤机滚筒切割煤岩破碎机理的基础上，研究了采煤机截割位置已知条件下煤岩破碎微震源位置估算方法，以该微震源的估算值作为煤岩应力波层析反演和微震定位联合算法的初始值，解决该方法对初始值的依赖问题，提高微震源的定位精度。最后初步形成基于开采背景噪声的微震层析成像的基础理论和方法，为综采面近场地质灾害的定量评价和进一步深入研究提供基础。