現場工程實測也是確定冒落帶、裂隙帶發育高度的重要途徑。目前,實測方法主要有鉆孔註水觀測、物探、光學探測等。
(1)鉆孔觀測
由地面打鉆孔,通過觀察沖洗液消耗量來確定覆巖冒落、導水裂隙帶高度,是多年來國內外最常用的方法。如程金泉(2002)在鶴壁煤業集團公司8礦井田11033工作面采空區上方布置兩條觀測線5個觀測孔,利用鉆孔沖洗液消耗法,以漏失量由正常值到首次峰值時對應的深度和層位作為單個鉆孔處導水裂隙帶最高點,測得傾角為23°軟弱型頂板裂采比為4.9；堅硬型頂板裂采比為9.7。宋吉蘇(2005)將鉆孔正常施工時水位、消耗量、註水量發生突變,巖心不完整,破碎判別為導水裂隙帶上限,將發生掉鉆、卡鉆、吸風等判定為冒落帶上限,測得祈東煤礦3223、3241、3222工作面導水裂隙帶高度,其結果同壹工作面兩孔導高相差25m,主要由於工作面上方巖層的原生裂隙發育程度關系密切,裂采比為12.2～23.7。還有進行鉆孔巖移觀測試驗,同時在部分孔中進行註水試驗,通過分析漏失量與巖移數據關系,確定導水裂隙帶最大高度對應的巖移量,如開灤範各莊礦(1964)以垂向位移達到10mm/m劃分導水隙帶。
隨著礦井采深的增加,井下仰斜鉆孔逐漸取代了地面鉆孔。1990年山東科技大學年獲得國家專利(專利號901063487)“雙端堵水器”井下導高觀測技術,觀測系統中應用了帶用有雙端封堵膠囊的註水探管,當通過管路給膠囊充以壹定壓力的水或氣時,膠囊迅速膨脹,將封堵器所在的孔段兩端嚴密封堵,然後通過註水管路向封堵孔段內註水,根據鉆孔內漏失量變化可推斷導水裂隙帶的高度。由於雙端封堵,鉆孔可采用井下仰斜孔。如熊曉英(1998)采用鉆孔雙端封堵測漏裝置在淮南潘壹礦探測導水裂隙帶高度,基巖為石灰巖、砂巖、粉砂巖頂板裂采比為10。高延法(2001)在開灤東歡坨、唐山礦、錢營礦等礦區進行了導高測定,取得了較好的效果。與“地面鉆孔沖洗液消耗法”相比,該技術具有如下突出優點：①鉆孔鉆探工程量小,費用少。可避免地面打鉆孔的征地、賠償等麻煩和費用。②測試精度高,滲流量0.1L/min且可重復觀測。③可用於湖泊、淺海和含水沖積層下煤層開采觀測。從實際效果來看,鉆孔觀測精度較高,常常用於驗證它方法確定的冒高、導高；其缺點在於費用高,周期長,觀測限於鉆孔局部點,而且當巖層中原生裂隙發育時,觀測往往失敗。
(2)地球物理勘探及測井技術
自20世紀80年代以來,國內外井下物探技術受到廣泛應用,現代化的設備及技術不斷發展並日臻完善。礦井直流電法、地質雷達、瞬變電磁、瑞雷波儀、高分辨地震、微地震監測等均被應用於頂板冒裂的探測中。多種探測技術復合形成綜合探測,進壹步推動了頂板覆巖破壞觀測的發展。如鉆孔聲波測量、鉆孔無線電波透視技術、鉆孔電磁波層析技術(CT)、鉆孔聲波CT層析成像技術、形變-電阻測深、鉆孔巖移觀測等。
李軍(1997)利用高分辨地震儀對紮賚諾爾礦務局鐵北礦軟弱頂板冒落帶、冒裂帶進行了測定,深度解釋誤差小於0.5m,其結果冒采比為1.3、裂采比為8.11。高分辨地震儀工作原理為：地震波在地層傳播過程中,當遇到波阻抗差不為零的界面,就會在界面處產生折射波和反射波,通過接收折射波或反射波,就能了解地層界面的巖性信息和構造信息。由於采空冒落帶的巖性較疏松,空隙存在,空隙中存在的空氣與水較圍巖有較大的波阻抗差異,其頂界面能形成縱波反射“亮點”；而水和氣的彈性模量為零,所以橫波剖面相應會出現反射“暗點”,利用縱橫波對比可判斷巖性界面和氣(液)體界面。但由於冒落帶頂部是由壹些不規則巖塊組成,界面分布不規則,它們形成的反射是壹些漫射,引起地震反射波組突然變化。冒落帶形成的反射主要表現為冒裂帶對水平反射層的破壞,地震相的變化及局部發育的繞射現象。
澳大利亞Gordonstone煤礦(1994)利用微地震監測技術對主采煤層Germancreek中寬250m、長1500～2000m的長壁工作面開展了微地震監測,事件反應的頂板破裂規律與理論分析相符,較好地反映了頂板破裂的高度。其主要原理是,地下煤層被采空以後,上覆地層會失去支撐而造成應力失衡,這種應力達到壹定程度後會突然釋放,造成頂板巖石破裂或冒落,從而產生大量的微地震信號。這些信號類似於天然地震,不過其能量較弱,傳播範圍較小,人們壹般感覺不到,稱為“微地震”。煤層頂板產生兩種斷裂,張性斷裂、剪切斷裂,微地震監測可以標定剪切斷裂區。山東煤田地質局(1998)引進澳大利亞煤礦微地震監測系統,在兗州礦業集團公司興隆莊煤礦4320工作面上進行了“兩帶”監測試驗,以事件密集區作為裂隙帶,由於煤層傾角而工作面內煤層深度變化較大,監測結果反映煤層埋藏越淺,其兩帶發育高度就可能越小。魯西煤礦3上107工作面(汪華君,2006)利用微地震(MS)監測技術,進行了長時間覆巖破壞微地震信號監測,對檢波器獲得的92個事件進行了定位,以微地震事件的密集區高度對應導水裂隙帶高度,獲得了滿意的結果。
韓緒山(2001)利用聲波測井形成的聲波幅度圖像和聲波時差圖像,通過識別沈積韻律、層序的變化,像識別離層帶、裂隙帶及冒落帶。
淮南孔集礦(1998、1999)-250m水平西二、西四采區A組煤試采過程中,利用聲波CT探測試驗,探明A組煤采後工作面頂板巖層導水裂隙帶高度和底板破壞深度。其工作原理為：利用聲波在受到破壞松動的巖體中的傳播時,其傳播速度降低、通過巖體聲能消耗大、波幅變小、波譜的高頻成分被強烈吸收的特性,通過測量采前采後覆巖聲波變化,可以探測導水斷裂帶高度。原理類似於聲波CT探測,孔間巖體無線電波透視探測、電磁波CT層析技術也可用於對某些導水裂隙範圍內的巖體進行透視,具有壹定的參考意義。
利用地球物理勘探技術探測的冒裂高度作為冒裂高度參考取值,往往還需要依據實際地質條件及生產條件加以論證或驗證。從近年資料分析來看,微地震監測不僅能夠動態觀測頂板覆巖破壞特征,還能夠較好地反映出裂隙帶的全貌,區分冒落帶與裂隙帶,並且觀測結果與理論分析較相符,具有較好的應用前景。