（一）采煤工作面底板突水前兆可视化监测
应对监测项目水温、水压、水质、应力和应变进行详细说明，指出这些征兆的变化与底板突水的关系。
结合采面实际情况，具体说明监测工程布置，其中包括钻窝工程、钻孔工程布置及传感器埋设方法等。监测结果用水压、温度、应力、应变、特征组分变化曲线表示，并可用专门软件进行处理分析。
（二）岩体应力原位测试技术
1.原位地应力测试理论基础
煤层开采必然引起采煤工作面底板在一定深度内发生岩体的应力调整作用，从而导致新的应力——应变过程：在采掘前方一定深度的底板岩体产生超前增压；在采空区由超前增压转化为卸压松弛；因远离采空区由顶板冒落引起的再次增压恢复，这就是广义上的采动效应。引起煤层底板突水的另一个驱动力是承压水的水压。承压水的力学效应是通过隔水层岩体的裂隙来实现的。充水裂隙中的承压水对裂隙围岩有一场布载荷，当裂隙围岩处在一定的地应力状态之中，在一般情况下，它们处于平衡状态，当围岩地应力状态发生变化，或承压水的水压发生变化时，一方面可能使原有的裂隙闭合，另一方面也可能使原有小裂隙张开，从而达到新的平衡状态。根据三轴渗透仪对具有裂隙岩石的渗透试验，发现渗水量q与围压σr和水压PW密切相关，而与轴压σZ没有直接关系。渗水量都是在PW＞σr时发生的，且PW-σr的差值越大，渗量q越大，但只要PW＜σr便不发生渗水。这表明，PW＞σr时裂隙呈张开状态，PW＜σr时裂隙呈闭合状态。由此可见，“岩水应力关系说”把复杂的煤层底板突水问题，归纳为岩（底板隔水岩体）水（底板承压水）应力（采动应力与构造应力）关系，将煤层底板突水过程解释为：
底板突水是由采动矿压和底板承压水水压共同作用的结果，采动矿压造成了岩体应力场与底板渗流场的重新分布。两者相互作用的结果，使底板岩体的最小主应力小于承压水水压时，产生压裂扩容而发生突水。其突水判据为
郑州煤矿区水害防治规划研究
式中：I——突水临界指数，为无量纲因子，I＜1时，不突水；I＞1时，突水；
PW——底板隔水岩体承受的水压；
σ3——底板隔水岩体的最小主应力。
对于一个回采工作面，底板承压水的水压一般是已知的，关键问题是测定煤层底板隔水岩体中最小主应力σ3的量值大小以及由于采动效应所引起的σ3的变化，岩体原位测试技术便应运而生。从理论与实践的结合上说明了“突水临界指数”的普适性，“岩水应力关系说”的合理性与可行性。
由于“岩水应力关系说”是建立在对突水机理正确试验基础上，因此突水预测预报技术经在焦作、韩城、淮北、皖北等大水矿区应用，均取得了较好的效果。
2.测试工程设计依据
（1）采动应力测试
1）测试钻孔布置原则：考虑下巷较上巷受采动效应明显，其底板受到振动深度大，因此，采动应力测试钻孔一般布置在工作面下巷。根据顶板初次来压的一半距离经验值，布置第一个测试钻孔距切眼的位置，其余各孔的布置位置应以初次来压与周期来压的距离经验值为依据，兼顾底板构造情况依次布置。
2）钻孔结构及施工技术要求：采动应力测试孔一般设计为斜孔，在施工条件允许的情况下钻孔俯角应在30°～40°之间，且垂直下巷，并延伸至工作面煤层之下，其深度视工作面底板隔水层厚度而定，但垂深必须大于底板采动破坏深度的经验值，一般以25～35m为宜。当测试孔兼作探查孔或其他用途钻孔时，钻孔深度可适当进行调整。孔径应在59mm左右，误差控制在1mm之内，钻孔偏中距在5mm之内。
3）孔数：采动应力测试孔一般为3～4个，旨在通过多个测试孔的测试，提高测试精度，真实反应采动效应特征。
4）测点布置：采动应力测试孔所布测点应以能探测到采动效应相关参数为宜，一般在最大破坏深度上下1m范围之内，布设置1～4个测点，并兼顾底板隔水层中相对薄弱层位。
（2）地应力普查测试
1）地应力普查孔的布置范围应尽量控制普查目的区域，均匀分布；
2）普查孔依据施工条件可以设计为直孔或斜孔，其深度以能够探测到地层原始地应力参数为宜，一般垂深在15～25m；
3）地应力普查孔应布置在构造地应力异常地段，如裂隙带、背斜、向斜的轴部及两翼；
4）地应力普查孔应尽量布置在隔水层变薄的区域；
5）地应力普查孔所布测点应以控制隔水层关键层为宜。
3.岩体原位测试技术的工作流程
岩体原位测试技术的工作流程见图1-7。