遥感技术在煤矿开采区中的应用分析

施尚英（四川职业技术学院电子电气工程系，四川　遂宁　629000）

遥感技术在煤矿开采区中的应用分析

施尚英
（四川职业技术学院电子电气工程系，四川遂宁629000）

煤炭作为一种不可再生的能源，在开采的过程中可能会引起地面的坍塌、地缝的开裂以及相关的地质灾害，会危及人员安全，因此在进行开采的同时应该注意矿区的地质，为了更好的勘探出地质灾害中的具体情况，应该在调查的过程中，采用先进的技术进行地质的勘探.遥感技术具有宏观、高分辨率、高精度定位和可重复性的特点，能够及时的为矿区提供有效的信息报告，能够快速、并且具有周期性的提供地质灾害的有关信息.能够在煤区的地质灾害中进行相关的调查服务.为煤矿的开采提供了更加有效的保障以及相关的安全效应.

遥感技术；煤矿开采；勘探；预测

煤炭作为一种不可能在生的能源，市场对煤炭的旺盛需求，估计今年对煤碳将达到40亿吨的需求.所以煤炭行业的安全生产尤为重要.如果单靠人工进行开采、探测，不仅耗时费力，而且还存在安全隐患.遥感技术作为一种新技术，一种间接勘探技术应用在煤炭的开采与勘探中将会节约时间和成本，为其安全保驾护航.

遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术.任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们都存在不同的吸收、辐射、反射光谱的性能.在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同一物体对不同光谱的反映也有明显差别.即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不相同.遥感技术就是根据这些原理，对物体作出实时的判断.把这一技术应用于煤炭的开采，可以减少和预防地质灾害对人员安全的伤害.

地下煤火、突水是在煤炭开采过程中普遍存在的特殊自然灾害，运用遥感技术就能够对矿区的突水、煤火的预测以及采空区地裂缝的微地貌检测与勘探提供安全保障.下面将从这三个方面进行探讨.

1　对于遥感技术在煤火探测中的分析

1.1遥感技术探测煤火的机理

本研究主要是通过了解老勘探矿区的地质状况，观察分析自燃后矿床层地质结构、地球化学场、地球物理场等都发生了明显的变化.地球物理场的整个变化过程，主要表现在发火之前、发火中、发火之后，通过分析发现在煤层的发火前的氧化增温过程中，地面辐射的温度一般高于正常的地表温度5～20摄氏度.

煤层在地下进行燃烧的时候，由于热量通过岩层热传导以及裂隙热对流向上进行热传递，造成地表形成了热异常的变化.在矿区的开采中，由于地质结构的变化，煤层埋藏的深浅不一，有可能出现地下热向地表的逸出，或者是出现了比较明显的喷火，其中沿着地壳裂隙进行对流逸出的气体，通过岩层或者是土壤的热导辐射进行喷火.在这三种形式中，地表热辐射温度的明火在大于300摄氏度时，裂隙的热对流辐射温度就会在50～300摄氏度.在岩层或者是土壤传热导辐射的温度中，一般在10～80摄氏度.在这三种形式的变化中，就会形成煤炭区地表热异常的变化场.

由于煤层在不断的进行热传导，当煤层在自燃停止之后，在地表就会形成烧变岩.在隔上一段时间，烧变岩分布区与外面的正常区域就会出现一些变化，因此这就造成了地表上的热异常.在停了一段时间之后，热异常才会逐渐的消失.但是在燃烧区和烧变区与正常的煤岩层的热辐射温度以及反射光谱之间存在着差异，在使用遥感技术的过程中，对于色彩、色调、文理、亮度以及对比度有着相应的变化，这些在变化的过程如图1所示：

收稿日期:2015-05-25

作者简介：施尚英（1980-），女，四川简阳人，四川职业技术学院讲师，硕士.研究方向：电气自动化、自动检测.

图1　遥感技术使用过程的变化

根据上图可以分析到：遥感探测煤田的明火区应当选择在红外扫描波段的图像。

1.2对于遥感技术在图像数据中的应用

由于航空热红外扫描的波长在,在表示的图像中是黑白色的图像.因此在图像中对于煤田火区的热异常表现的十分清楚。能够比较准确的确定燃烧的火区，然后将图像上的白色条或者是白色的圆斑进行处理，这就为矿区的新火点提供了可靠的地理位置的确定.在通过遥感的技术中，在红外的扫描中，对于波长在的黑白图像中，发生的明火比较的清晰，其中呈现的是条带或者是亮点的形式出现在图像中.运用这种技术能够准确的确定正在燃烧地区的燃烧中心.其中在遥感技术的航空操作中，对于波长在的红外线中，烧变岩区在该图像上呈现的是米黄色的显示.运用这种图像来确定圈定烧变岩区以及熄灭区分布的范围进行定位.由于彩红外摄影空间的分辨率比较高，这就有可能造成红外线的扫描，能够在一定的程度上来填制大比例的火区，从而进行灭火工程的实施.在灭火的过程中可以采用LandsatTM数据进行勘探，能够发现火点然后进行火区的普查，了解火区的状况以及具体的分布，然后根据制定好的方案进行实施，能够完成动态的监测，这就为指导火区工程提供了有效的科学技术手段.

在遥感的技术中可以采用地球观测卫星系统SPOT数据进行监测，其中，采用的是三个波段合成图像，遥感的技术运用在煤层的自然区地层、构造解译以及圈定烧变区的分布，能够及时的发现大范围的明火区.

1.3对于遥感技术在煤田火区治理中的应用

在遥感的应用中，通过监测，实施有效的指导工程，然后详细的了解火情的变化状况，从而查找影响灭火工程质量的原因.在整个过程中，让遥感技术充分的发挥自身的动态监测的功效.根据遥感技术来进行监测，然后将遥感图像上存在的热异常区进行灭火，然后逐渐的缩小范围，减小灾害带来的人员伤亡，降低灾害财产损失.

2　在矿区对于水的预测及其监控

2.1遥感技术对预测矿区的突水进行勘探

由于在遥感技术中，能够将所反映的图像进行全面的了解矿区的解译，在矿区中对于突水的问题十分的重要.其中主要的表现是：强径流带内岩溶发育过程中，它自身的含水性比较强，这就对矿井的突水起着关键性的作用.在矿区的突水地带的分布地带规律表现在：两条主干断裂的复合部位以及锐角一侧的形成富水区.在主干断层的旁侧的入字型中有小的构造.在断裂密集的地带进行监测，以及对于主干断裂的横张结构面就会形成一定的岩溶水的脉状溶水带最后就是断层的消失端，通过这些突水区域进行勘探，将利用遥感数据解译区域进行断裂构造，能够快速的寻找井下的主要涌水，在突水的监测系统中，对于RS、GPS、GIS进行资源的处理，进而保证矿区突水的灾害预测.

2.2分析遥感技术在应用之后的成果

在使用遥感技术之后，对于所反映的图像以及地表水富集的地带进行全面的勘探和调查，然后指出径流、补给以及主要威胁煤矿的富水带的位置，这就揭示了矿区地表径流沙河的变化，最终能够为排除灾害提供重要的数据信息.因此，应该采用3S技术进行具体的勘探，全面的分析矿区的突水地质、水文地质以及对于开采地质条件的因素.这种将数据信息作为矿区开采的资源，并且建立了煤层底板突水的模式，能够对以后开采的矿区进行突水的预测，这就为底板的突水起到了综合的效果，解决了地下突水的问题.

3　采空区地裂缝微地貌的监测

3.1对于地裂缝光谱的特征以及影像的标志关注

在矿区的采空坍塌地区，以及滑坡的地段比较容易的形成地裂缝，对于这种地裂缝的影响能够直接影响着灾害的规模，以及对矿区的开采范围的限制.其中在这种状况下，能够借助于遥感技术对地面的光谱反射率进行测试，然后将地裂缝在光场内光谱的反射率降低。由于地下热量岩坍塌前就形成了地裂缝隙向上传递，能够将热量稳定下来.其中辐射的温度在15～25摄氏度之间，但是在夏季基本上就会低于围岩辐射的温度，并且昼夜的温差比较大.而在冬季就会高于地表岩土的辐射温度，与周围岩形成一定的温差.当这种温差形成的时候，对于开采的坍塌区以及滑坡等现象就会在遥感技术的应用中形成地裂缝的可见光，其中图像呈现的是深色条带.分别在冬季和夏季就会呈现出不同的颜色，在利用遥感技术的过程中，能够通过图像的颜色来识别地表裂缝，这样就形成了对地质灾害的监测。

3.2对于微地貌以及地质灾害

在我国矿区的开采中，对于地貌的影响有着两面性的作用，有正效应和负效应。这些效应一般都能够反应在微地貌的塑造上，但是在煤矿的开采中，对于煤矿的正常开采会影响微地貌的起伏状态，这就导致地面组成物质的运移，导致生态的破坏以及地貌特征的变化，这就是诱发地质灾害的主要原因.本文在使用遥感的技术中对矿区的微地貌解译、来确定煤堆以及对于采空塌陷区的位置进行确定，根据多时相遥感图像，通过使用遥感，然后将区域进行划分，能够测量区域的具体状况，并且能够测定沉陷区的发展状况，能够及时的调整该范围内部的影响因素，并且能够排除相关的干扰.这些排除性的功能都是通过遥感技术使用的，能够为矿区的开采提供有效的信息资源.

4　对于遥感技术的应用中的具体实效

本文在通过对遥感技术进行具体的介绍之后，能够根据该技术的应用具体的运用到煤矿的开采地区，保证矿区的活动正常的运行，能够为及时的监测矿区的自然灾害有及时的作用，能够监测崩塌、滑坡等自然灾害突发的地区.在使用遥感技术中，能够将自然灾害进行及时的处理，并且通过图像解译以及对于矿区的动态进行具体的分析，这样能够为山体发生的自然灾害进行监测和处理，保持了矿区的稳定性生产.

5　语结

本文主要运用遥感技术对矿区的开采进行研究，能后通过这种先进的勘探技术解决矿区开采中出现的地质灾害，根据相关的信息，将提供可靠的数据信息以及一些图像信息，及时的监控并且反应矿区开采的现状，能够对地质灾害进行预测，以及数据的处理，为矿区的正常生产提供了有效的信息保障，在使用遥感技术中对于实现实测的煤矿开采地区的地物光谱数据进行理论依据的处理，对于反映矿区的煤火区、对于矿区的突水预测以及对于泥石流、坍塌地区或者是出现地裂缝的矿区进行监测，以及在矿区的环境保护中能够科学的进行整治，在得到相关的信息资源后，能够及时的处理，并且得到了显著的效果.从中可以了解到遥感技术在矿区的重要性，以及在我国煤矿事业中的贡献.

[1]郑巧凤，周德全，郭颖.遥感技术在煤矿开采区详细地质灾害调查中的应用[J].地学与环境研究，2010（26）.

[2]郭德康，张明辉，李强.中国北方煤田自然环境调查与研究[J].煤炭工业技术，2011（22).

[3]康高峰，管恩泰.TM图像在新疆奇台北山煤田火区动态监测中的应用[J].国土资源遥感，2009（14）.

[4]牛宝如，谢马波.焦作矿区矿井突水原因的浅析[J].中国煤田地质，2010（13）.

[5]孙怀婷，李佳琪，张引.临城矿下组煤首采面特大突水原因以及治理[J].中国煤田地质，2012（32）.

[6]欧阳华平，赖建清，张建国.遥感技术子啊煤矿开采区详细地质灾害调查中的应用[J].矿物学报，2009（11）.

[7]周瑞生，李银涛，陈胜.面向对象分类法在矿区地物信息提取中的应用研究-以山西平朔露天煤矿为例[J].光学工程，2010（24）.

[8]胡玉玲，王平珍，张丽萍.遥感技术在矿山区域环境整治中的研究——以顾桥矿区为例[J].地图制图学与地理信息工程，2011（21）.

责任编辑：张隆辉

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