遙感技術在煤礦開采區(qū)中的應用分析

施尚英（四川職業(yè)技術學院電子電氣工程系，四川　遂寧　629000）

遙感技術在煤礦開采區(qū)中的應用分析

施尚英
（四川職業(yè)技術學院電子電氣工程系，四川遂寧629000）

煤炭作為一種不可再生的能源，在開采的過程中可能會引起地面的坍塌、地縫的開裂以及相關的地質災害，會危及人員安全，因此在進行開采的同時應該注意礦區(qū)的地質，為了更好的勘探出地質災害中的具體情況，應該在調查的過程中，采用先進的技術進行地質的勘探.遙感技術具有宏觀、高分辨率、高精度定位和可重復性的特點，能夠及時的為礦區(qū)提供有效的信息報告，能夠快速、并且具有周期性的提供地質災害的有關信息.能夠在煤區(qū)的地質災害中進行相關的調查服務.為煤礦的開采提供了更加有效的保障以及相關的安全效應.

遙感技術；煤礦開采；勘探；預測

煤炭作為一種不可能在生的能源，市場對煤炭的旺盛需求，估計今年對煤碳將達到40億噸的需求.所以煤炭行業(yè)的安全生產尤為重要.如果單靠人工進行開采、探測，不僅耗時費力，而且還存在安全隱患.遙感技術作為一種新技術，一種間接勘探技術應用在煤炭的開采與勘探中將會節(jié)約時間和成本，為其安全保駕護航.

遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標進行探測和識別的技術.任何物體都具有光譜特性，具體地說，它們都存在不同的吸收、輻射、反射光譜的性能.在同一光譜區(qū)各種物體反映的情況不同，同一物體對不同光譜的反映也有明顯差別.即使是同一物體，在不同的時間和地點，由于太陽光照射角度不同，它們反射和吸收的光譜也各不相同.遙感技術就是根據這些原理，對物體作出實時的判斷.把這一技術應用于煤炭的開采，可以減少和預防地質災害對人員安全的傷害.

地下煤火、突水是在煤炭開采過程中普遍存在的特殊自然災害，運用遙感技術就能夠對礦區(qū)的突水、煤火的預測以及采空區(qū)地裂縫的微地貌檢測與勘探提供安全保障.下面將從這三個方面進行探討.

1　對于遙感技術在煤火探測中的分析

1.1遙感技術探測煤火的機理

本研究主要是通過了解老勘探礦區(qū)的地質狀況，觀察分析自燃后礦床層地質結構、地球化學場、地球物理場等都發(fā)生了明顯的變化.地球物理場的整個變化過程，主要表現在發(fā)火之前、發(fā)火中、發(fā)火之后，通過分析發(fā)現在煤層的發(fā)火前的氧化增溫過程中，地面輻射的溫度一般高于正常的地表溫度5～20攝氏度.

煤層在地下進行燃燒的時候，由于熱量通過巖層熱傳導以及裂隙熱對流向上進行熱傳遞，造成地表形成了熱異常的變化.在礦區(qū)的開采中，由于地質結構的變化，煤層埋藏的深淺不一，有可能出現地下熱向地表的逸出，或者是出現了比較明顯的噴火，其中沿著地殼裂隙進行對流逸出的氣體，通過巖層或者是土壤的熱導輻射進行噴火.在這三種形式中，地表熱輻射溫度的明火在大于300攝氏度時，裂隙的熱對流輻射溫度就會在50～300攝氏度.在巖層或者是土壤傳熱導輻射的溫度中，一般在10～80攝氏度.在這三種形式的變化中，就會形成煤炭區(qū)地表熱異常的變化場.

由于煤層在不斷的進行熱傳導，當煤層在自燃停止之后，在地表就會形成燒變巖.在隔上一段時間，燒變巖分布區(qū)與外面的正常區(qū)域就會出現一些變化，因此這就造成了地表上的熱異常.在停了一段時間之后，熱異常才會逐漸的消失.但是在燃燒區(qū)和燒變區(qū)與正常的煤巖層的熱輻射溫度以及反射光譜之間存在著差異，在使用遙感技術的過程中，對于色彩、色調、文理、亮度以及對比度有著相應的變化，這些在變化的過程如圖1所示：

收稿日期:2015-05-25

作者簡介：施尚英（1980-），女，四川簡陽人，四川職業(yè)技術學院講師，碩士.研究方向：電氣自動化、自動檢測.

圖1　遙感技術使用過程的變化

根據上圖可以分析到：遙感探測煤田的明火區(qū)應當選擇在紅外掃描波段的圖像。

1.2對于遙感技術在圖像數據中的應用

由于航空熱紅外掃描的波長在,在表示的圖像中是黑白色的圖像.因此在圖像中對于煤田火區(qū)的熱異常表現的十分清楚。能夠比較準確的確定燃燒的火區(qū)，然后將圖像上的白色條或者是白色的圓斑進行處理，這就為礦區(qū)的新火點提供了可靠的地理位置的確定.在通過遙感的技術中，在紅外的掃描中，對于波長在的黑白圖像中，發(fā)生的明火比較的清晰，其中呈現的是條帶或者是亮點的形式出現在圖像中.運用這種技術能夠準確的確定正在燃燒地區(qū)的燃燒中心.其中在遙感技術的航空操作中，對于波長在的紅外線中，燒變巖區(qū)在該圖像上呈現的是米黃色的顯示.運用這種圖像來確定圈定燒變巖區(qū)以及熄滅區(qū)分布的范圍進行定位.由于彩紅外攝影空間的分辨率比較高，這就有可能造成紅外線的掃描，能夠在一定的程度上來填制大比例的火區(qū)，從而進行滅火工程的實施.在滅火的過程中可以采用LandsatTM數據進行勘探，能夠發(fā)現火點然后進行火區(qū)的普查，了解火區(qū)的狀況以及具體的分布，然后根據制定好的方案進行實施，能夠完成動態(tài)的監(jiān)測，這就為指導火區(qū)工程提供了有效的科學技術手段.

在遙感的技術中可以采用地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)SPOT數據進行監(jiān)測，其中，采用的是三個波段合成圖像，遙感的技術運用在煤層的自然區(qū)地層、構造解譯以及圈定燒變區(qū)的分布，能夠及時的發(fā)現大范圍的明火區(qū).

1.3對于遙感技術在煤田火區(qū)治理中的應用

在遙感的應用中，通過監(jiān)測，實施有效的指導工程，然后詳細的了解火情的變化狀況，從而查找影響滅火工程質量的原因.在整個過程中，讓遙感技術充分的發(fā)揮自身的動態(tài)監(jiān)測的功效.根據遙感技術來進行監(jiān)測，然后將遙感圖像上存在的熱異常區(qū)進行滅火，然后逐漸的縮小范圍，減小災害帶來的人員傷亡，降低災害財產損失.

2　在礦區(qū)對于水的預測及其監(jiān)控

2.1遙感技術對預測礦區(qū)的突水進行勘探

由于在遙感技術中，能夠將所反映的圖像進行全面的了解礦區(qū)的解譯，在礦區(qū)中對于突水的問題十分的重要.其中主要的表現是：強徑流帶內巖溶發(fā)育過程中，它自身的含水性比較強，這就對礦井的突水起著關鍵性的作用.在礦區(qū)的突水地帶的分布地帶規(guī)律表現在：兩條主干斷裂的復合部位以及銳角一側的形成富水區(qū).在主干斷層的旁側的入字型中有小的構造.在斷裂密集的地帶進行監(jiān)測，以及對于主干斷裂的橫張結構面就會形成一定的巖溶水的脈狀溶水帶最后就是斷層的消失端，通過這些突水區(qū)域進行勘探，將利用遙感數據解譯區(qū)域進行斷裂構造，能夠快速的尋找井下的主要涌水，在突水的監(jiān)測系統(tǒng)中，對于RS、GPS、GIS進行資源的處理，進而保證礦區(qū)突水的災害預測.

2.2分析遙感技術在應用之后的成果

在使用遙感技術之后，對于所反映的圖像以及地表水富集的地帶進行全面的勘探和調查，然后指出徑流、補給以及主要威脅煤礦的富水帶的位置，這就揭示了礦區(qū)地表徑流沙河的變化，最終能夠為排除災害提供重要的數據信息.因此，應該采用3S技術進行具體的勘探，全面的分析礦區(qū)的突水地質、水文地質以及對于開采地質條件的因素.這種將數據信息作為礦區(qū)開采的資源，并且建立了煤層底板突水的模式，能夠對以后開采的礦區(qū)進行突水的預測，這就為底板的突水起到了綜合的效果，解決了地下突水的問題.

3　采空區(qū)地裂縫微地貌的監(jiān)測

3.1對于地裂縫光譜的特征以及影像的標志關注

在礦區(qū)的采空坍塌地區(qū)，以及滑坡的地段比較容易的形成地裂縫，對于這種地裂縫的影響能夠直接影響著災害的規(guī)模，以及對礦區(qū)的開采范圍的限制.其中在這種狀況下，能夠借助于遙感技術對地面的光譜反射率進行測試，然后將地裂縫在光場內光譜的反射率降低。由于地下熱量巖坍塌前就形成了地裂縫隙向上傳遞，能夠將熱量穩(wěn)定下來.其中輻射的溫度在15～25攝氏度之間，但是在夏季基本上就會低于圍巖輻射的溫度，并且晝夜的溫差比較大.而在冬季就會高于地表巖土的輻射溫度，與周圍巖形成一定的溫差.當這種溫差形成的時候，對于開采的坍塌區(qū)以及滑坡等現象就會在遙感技術的應用中形成地裂縫的可見光，其中圖像呈現的是深色條帶.分別在冬季和夏季就會呈現出不同的顏色，在利用遙感技術的過程中，能夠通過圖像的顏色來識別地表裂縫，這樣就形成了對地質災害的監(jiān)測。

3.2對于微地貌以及地質災害

在我國礦區(qū)的開采中，對于地貌的影響有著兩面性的作用，有正效應和負效應。這些效應一般都能夠反應在微地貌的塑造上，但是在煤礦的開采中，對于煤礦的正常開采會影響微地貌的起伏狀態(tài)，這就導致地面組成物質的運移，導致生態(tài)的破壞以及地貌特征的變化，這就是誘發(fā)地質災害的主要原因.本文在使用遙感的技術中對礦區(qū)的微地貌解譯、來確定煤堆以及對于采空塌陷區(qū)的位置進行確定，根據多時相遙感圖像，通過使用遙感，然后將區(qū)域進行劃分，能夠測量區(qū)域的具體狀況，并且能夠測定沉陷區(qū)的發(fā)展狀況，能夠及時的調整該范圍內部的影響因素，并且能夠排除相關的干擾.這些排除性的功能都是通過遙感技術使用的，能夠為礦區(qū)的開采提供有效的信息資源.

4　對于遙感技術的應用中的具體實效

本文在通過對遙感技術進行具體的介紹之后，能夠根據該技術的應用具體的運用到煤礦的開采地區(qū)，保證礦區(qū)的活動正常的運行，能夠為及時的監(jiān)測礦區(qū)的自然災害有及時的作用，能夠監(jiān)測崩塌、滑坡等自然災害突發(fā)的地區(qū).在使用遙感技術中，能夠將自然災害進行及時的處理，并且通過圖像解譯以及對于礦區(qū)的動態(tài)進行具體的分析，這樣能夠為山體發(fā)生的自然災害進行監(jiān)測和處理，保持了礦區(qū)的穩(wěn)定性生產.

5　語結

本文主要運用遙感技術對礦區(qū)的開采進行研究，能后通過這種先進的勘探技術解決礦區(qū)開采中出現的地質災害，根據相關的信息，將提供可靠的數據信息以及一些圖像信息，及時的監(jiān)控并且反應礦區(qū)開采的現狀，能夠對地質災害進行預測，以及數據的處理，為礦區(qū)的正常生產提供了有效的信息保障，在使用遙感技術中對于實現實測的煤礦開采地區(qū)的地物光譜數據進行理論依據的處理，對于反映礦區(qū)的煤火區(qū)、對于礦區(qū)的突水預測以及對于泥石流、坍塌地區(qū)或者是出現地裂縫的礦區(qū)進行監(jiān)測，以及在礦區(qū)的環(huán)境保護中能夠科學的進行整治，在得到相關的信息資源后，能夠及時的處理，并且得到了顯著的效果.從中可以了解到遙感技術在礦區(qū)的重要性，以及在我國煤礦事業(yè)中的貢獻.

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責任編輯：張隆輝

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1672-2094（2015）04-0161-03