施尚英（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系，四川　遂寧　629000）

遙感技術(shù)在煤礦開采區(qū)中的應(yīng)用分析

施尚英
（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)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(guān)的地質(zhì)災(zāi)害，會危及人員安全，因此在進(jìn)行開采的同時應(yīng)該注意礦區(qū)的地質(zhì)，為了更好的勘探出地質(zhì)災(zāi)害中的具體情況，應(yīng)該在調(diào)查的過程中，采用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)的勘探.遙感技術(shù)具有宏觀、高分辨率、高精度定位和可重復(fù)性的特點(diǎn)，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(zhì)災(zāi)害的有關(guān)信息.能夠在煤區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害中進(jìn)行相關(guān)的調(diào)查服務(wù).為煤礦的開采提供了更加有效的保障以及相關(guān)的安全效應(yīng).

遙感技術(shù)；煤礦開采；勘探；預(yù)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(dá)到40億噸的需求.所以煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)尤為重要.如果單靠人工進(jìn)行開采、探測，不僅耗時費(fèi)力，而且還存在安全隱患.遙感技術(shù)作為一種新技術(shù)，一種間接勘探技術(shù)應(yīng)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(hù)航.

遙感技術(shù)是從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標(biāo)進(jìn)行探測和識別的技術(shù).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(diǎn)，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(shù)就是根據(jù)這些原理，對物體作出實(shí)時的判斷.把這一技術(shù)應(yīng)用于煤炭的開采，可以減少和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)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(zāi)害，運(yùn)用遙感技術(shù)就能夠?qū)ΦV區(qū)的突水、煤火的預(yù)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(jìn)行探討.

1　對于遙感技術(shù)在煤火探測中的分析

1.1遙感技術(shù)探測煤火的機(jī)理

本研究主要是通過了解老勘探礦區(qū)的地質(zhì)狀況，觀察分析自燃后礦床層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地球化學(xué)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(xiàn)在發(fā)火之前、發(fā)火中、發(fā)火之后，通過分析發(fā)現(xiàn)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(jìn)行燃燒的時候，由于熱量通過巖層熱傳導(dǎo)以及裂隙熱對流向上進(jìn)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(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，煤層埋藏的深淺不一，有可能出現(xiàn)地下熱向地表的逸出，或者是出現(xiàn)了比較明顯的噴火，其中沿著地殼裂隙進(jìn)行對流逸出的氣體，通過巖層或者是土壤的熱導(dǎo)輻射進(jìn)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(dǎo)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(jìn)行熱傳導(dǎo)，當(dāng)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(xiàn)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(shù)的過程中，對于色彩、色調(diào)、文理、亮度以及對比度有著相應(yīng)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(shù)學(xué)院講師，碩士.研究方向：電氣自動化、自動檢測.

圖1　遙感技術(shù)使用過程的變化

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

1.2對于遙感技術(shù)在圖像數(shù)據(jù)中的應(yīng)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(xiàn)的十分清楚。能夠比較準(zhǔn)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(jìn)行處理，這就為礦區(qū)的新火點(diǎn)提供了可靠的地理位置的確定.在通過遙感的技術(shù)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(xiàn)的是條帶或者是亮點(diǎn)的形式出現(xiàn)在圖像中.運(yùn)用這種技術(shù)能夠準(zhǔn)確的確定正在燃燒地區(qū)的燃燒中心.其中在遙感技術(shù)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(xiàn)的是米黃色的顯示.運(yùn)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(jìn)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(jìn)行滅火工程的實(shí)施.在滅火的過程中可以采用LandsatTM數(shù)據(jù)進(jìn)行勘探，能夠發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)然后進(jìn)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(jù)制定好的方案進(jìn)行實(shí)施，能夠完成動態(tài)的監(jiān)測，這就為指導(dǎo)火區(qū)工程提供了有效的科學(xué)技術(shù)手段.

在遙感的技術(shù)中可以采用地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)SPOT數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，其中，采用的是三個波段合成圖像，遙感的技術(shù)運(yùn)用在煤層的自然區(qū)地層、構(gòu)造解譯以及圈定燒變區(qū)的分布，能夠及時的發(fā)現(xiàn)大范圍的明火區(qū).

1.3對于遙感技術(shù)在煤田火區(qū)治理中的應(yīng)用

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

2　在礦區(qū)對于水的預(yù)測及其監(jiān)控

2.1遙感技術(shù)對預(yù)測礦區(qū)的突水進(jìn)行勘探

由于在遙感技術(shù)中，能夠?qū)⑺从车膱D像進(jìn)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(xiàn)是：強(qiáng)徑流帶內(nèi)巖溶發(fā)育過程中，它自身的含水性比較強(qiáng)，這就對礦井的突水起著關(guān)鍵性的作用.在礦區(qū)的突水地帶的分布地帶規(guī)律表現(xiàn)在：兩條主干斷裂的復(fù)合部位以及銳角一側(cè)的形成富水區(qū).在主干斷層的旁側(cè)的入字型中有小的構(gòu)造.在斷裂密集的地帶進(jìn)行監(jiān)測，以及對于主干斷裂的橫張結(jié)構(gòu)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(jìn)行勘探，將利用遙感數(shù)據(jù)解譯區(qū)域進(jìn)行斷裂構(gòu)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(jìn)行資源的處理，進(jìn)而保證礦區(qū)突水的災(zāi)害預(yù)測.

2.2分析遙感技術(shù)在應(yīng)用之后的成果

在使用遙感技術(shù)之后，對于所反映的圖像以及地表水富集的地帶進(jìn)行全面的勘探和調(diào)查，然后指出徑流、補(bǔ)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?yàn)榕懦秊?zāi)害提供重要的數(shù)據(jù)信息.因此，應(yīng)該采用3S技術(shù)進(jìn)行具體的勘探，全面的分析礦區(qū)的突水地質(zhì)、水文地質(zhì)以及對于開采地質(zhì)條件的因素.這種將數(shù)據(jù)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?qū)σ院箝_采的礦區(qū)進(jìn)行突水的預(yù)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(biāo)志關(guān)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(zāi)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(shù)對地面的光譜反射率進(jìn)行測試，然后將地裂縫在光場內(nèi)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?qū)崃糠€(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(dāng)這種溫差形成的時候，對于開采的坍塌區(qū)以及滑坡等現(xiàn)象就會在遙感技術(shù)的應(yīng)用中形成地裂縫的可見光，其中圖像呈現(xiàn)的是深色條帶.分別在冬季和夏季就會呈現(xiàn)出不同的顏色，在利用遙感技術(shù)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(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測。

3.2對于微地貌以及地質(zhì)災(zāi)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(yīng)和負(fù)效應(yīng)。這些效應(yīng)一般都能夠反應(yīng)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(dǎo)致地面組成物質(zhì)的運(yùn)移，導(dǎo)致生態(tài)的破壞以及地貌特征的變化，這就是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要原因.本文在使用遙感的技術(shù)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(jìn)行確定，根據(jù)多時相遙感圖像，通過使用遙感，然后將區(qū)域進(jìn)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?fàn)顩r，能夠及時的調(diào)整該范圍內(nèi)部的影響因素，并且能夠排除相關(guān)的干擾.這些排除性的功能都是通過遙感技術(shù)使用的，能夠?yàn)榈V區(qū)的開采提供有效的信息資源.

4　對于遙感技術(shù)的應(yīng)用中的具體實(shí)效

本文在通過對遙感技術(shù)進(jìn)行具體的介紹之后，能夠根據(jù)該技術(shù)的應(yīng)用具體的運(yùn)用到煤礦的開采地區(qū)，保證礦區(qū)的活動正常的運(yùn)行，能夠?yàn)榧皶r的監(jiān)測礦區(qū)的自然災(zāi)害有及時的作用，能夠監(jiān)測崩塌、滑坡等自然災(zāi)害突發(fā)的地區(qū).在使用遙感技術(shù)中，能夠?qū)⒆匀粸?zāi)害進(jìn)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(jìn)行具體的分析，這樣能夠?yàn)樯襟w發(fā)生的自然災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測和處理，保持了礦區(qū)的穩(wěn)定性生產(chǎn).

5　語結(jié)

本文主要運(yùn)用遙感技術(shù)對礦區(qū)的開采進(jìn)行研究，能后通過這種先進(jìn)的勘探技術(shù)解決礦區(qū)開采中出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，根據(jù)相關(guān)的信息，將提供可靠的數(shù)據(jù)信息以及一些圖像信息，及時的監(jiān)控并且反應(yīng)礦區(qū)開采的現(xiàn)狀，能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，以及數(shù)據(jù)的處理，為礦區(qū)的正常生產(chǎn)提供了有效的信息保障，在使用遙感技術(shù)中對于實(shí)現(xiàn)實(shí)測的煤礦開采地區(qū)的地物光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行理論依據(jù)的處理，對于反映礦區(qū)的煤火區(qū)、對于礦區(qū)的突水預(yù)測以及對于泥石流、坍塌地區(qū)或者是出現(xiàn)地裂縫的礦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，以及在礦區(qū)的環(huán)境保護(hù)中能夠科學(xué)的進(jìn)行整治，在得到相關(guān)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(shù)在礦區(qū)的重要性，以及在我國煤礦事業(yè)中的貢獻(xiàn).

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責(zé)任編輯：張隆輝

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