关键词：采矿生产；沉陷灾害；遥感技术；调查
引言：煤矿资源是我国重要的矿产资源，也是当前电力生产中的重要能源。在煤矿的开采和生产过程中，其矿产资源有效推动了国家的经济发展，但是，在采矿过程中不良操作也造成了煤矿区域严重的地面沉陷灾害，对于煤矿地区的农业生产、建筑安全和道路质量造成了严重的破坏，影响了人民群众的正常生活。在未来的矿业开采过程中，采矿人员应当使用遥感技术对造成采矿地面沉陷的问题进行研究，以便采取合适应对策略。
一、开采区域的概况
为了对煤炭开采过程中造成的地面沉降灾害进行研究和分析，技术人员选择了一处典型的煤矿采矿区域，山东省济宁市东部煤矿矿区是当地重要的煤炭生产基地，针对其生产过程进行研究可以了解采矿中产生的地面沉降灾害。该区域的煤矿生产过程具备如下的特点：第一，当地的地下煤矿较为几集中，采矿行动一般在一定的区域内进行，在生产中煤矿开采企业集中在一定区域之内。第二，当地的采矿行为已经造成了部分区域出现了地面的沉陷，在当前的生产过程中沉香区域不断扩大，沉香问题严重化程度不断提升，对当地的农业生产以及人民生活造成了极大的影响。第三，当地的遥感数据充足，方便了研究人员对当地的沉陷灾害进行研究。下图为该地区在矿业生产之中出现的地面沉陷情况。
二、区域采矿沉陷情况的遥感调查
1、遥感识别标志
采矿沉陷问题是指在矿业生产过程中由于生产区域集中或是采矿规划不足造成的地表地面沉陷，这一灾害和生产过程中出现的采矿塌陷问题存在不同，采矿塌陷一般会造成地表高度的小面积塌陷且塌陷深度较大，采矿塌陷造成的地面塌陷坑在遥感识别过程中会表现为易于识别的阴影，因此针对地表塌陷进行的研究难度较低。采矿沉陷问题一般会造成大面积区域的地表沉陷，由于其沉陷变化较缓，且沉陷面积大，咽干图像难以将其直接进行识别。当前在遥感测量过程中主要是通过对沉陷区域的积水进行间接的识别，识别准确性较低。采矿地面沉陷作为一种较为严重的地区性灾害，一般会造成地区土地的功能丧失，导致农业、生活和交通功能的丧失。在人口密集的区域，部分居民可能出现不顾地面沉陷区危害进行种植生产的现象，给自身造成了很大的危险。
在沉陷区域的遥感识别过程中，识别沉陷区域的主要特征是积水坑的存在。积水坑的遥感图像较为特殊，因此识别难度较低。在识别过程中积水坑的主要特点包括如下几方面：第一，沉陷区域积水坑的边界较为光滑，不会出现明显的拐角，而土地中存在的采沙坑等一般具有较为明显的拐角，易于进行识别。第二，积水坑的边坡平缓，和采沙坑的直立边缘形成了较大的反差，便于进行识别。第三，积水坑的形状形成一般是受到地下采矿区域的影响，其形状反应了地下采矿区域的结构，通过将积水坑和地下采矿结构的对比可以进行沉陷区域的区分。在遥感图像的识别过程之中，由于部分沉陷区域可能已经被修复和利用，其也会呈现为光滑平直的边界，在实际识别中要多加注意。在光学遥感测量识别中，为了保证识别的准确性，将似乎人员需要对多种标志进行分析，并结合区域走访和勘测结果，提升测量质量。
2、采矿沉陷区域积水面积的变化
在对沉降区域进行研究和分析的过程中，技术人员可以根据遥感图像之中的多个识别标志对沉陷区域的积水坑情况进行分析，在这个过程中技术人员要在图像中确认积水坑的位置，并综合野外调查数据确定积水坑的面积，并就其变化情况进行记录。在本文所研究的矿产区域之中，沉陷造成的积水坑数量多、分布广且面积较大，对于该地区的农业生产以及人们的生活造成了很大的影响。根据区域之中的沉陷积水坑面积分布以及变化情况，技术人员可以结合当地的矿产面积和开采情况对区域采矿沉陷积水比率进行确定，该数值可以反应地区矿业生产造成的地面沉陷的严重程度，该区域的矿业生产管理人员可以根据沉陷的严重性确定合适的应对和优化策略，降低采矿造成的地面沉陷灾害的影响。
三、采矿沉陷危险性研究
1、土地破坏
采矿沉陷是一个动态变化过程，采矿沉陷积水坑是采矿沉陷的结果之一。即有采矿沉陷未必有采矿沉陷积水坑，只有当沉陷达到一定的程度，使地表高程低于地下水位时，才能形成有长期积水的采矿沉陷积水坑。就单个采矿沉陷（对应单独的地下采空区）而言，开始阶段来势猛、发展快、危害大，往往在短时间内破坏大量土地及土地上的道路、房屋、庄稼和树木等；快速发展后，扩展速度将逐步变缓，逐渐过渡到自然平衡状态。
2、村庄破坏
采矿沉陷在破坏大量土地的同时，也迫使多个村庄搬迁。根据多期遥感图像，结合历史资料，可以很容易地识别出已消失的村庄。但要识别出因采矿沉陷消失的村庄，还需要综合利用煤矿开采和采矿沉陷等信息。为了区别因土地耕作集约化、并村合集、新农村建设等非避灾性搬迁的村庄，笔者对室内解译结果进行了实地走访调查，以进一步确认村庄搬迁的原因。采矿沉陷灾害严重破坏了当地的生态环境，大量土地被损毁，多个村庄被迫搬迁，不少建筑倒塌或被淹没，多条道路遭毁坏，给采矿沉陷区原居民的生产和生活造成了灾难性影响，也给当地的社会治安和安全稳定埋下了隐患。
3、灾情预测和应对
根据采矿沉陷遥感调查结果，笔者分析了研究区内采矿沉陷扩展趋势，就单个采矿沉陷区域研究了其扩展方向。根据历年发展变化情况，尤其是在近 2 a 快速发展的区域，圈定了 7 处危险区，预测这些区域可能会发生新的采矿沉陷。在这 7 处危险区内，涉及 3 个村庄，预测这些村庄将需要搬迁。以兴隆庄镇东侧采矿沉陷区为例，从 2009 ― 2013 年的发展变化来看，采矿沉陷正在向 SW 方向快速发展。故笔者预测该采矿沉陷区域的西南部为危险区，有可能发生新的采矿沉陷；且其西南部的大施村处在危险区域内，预测该村庄需要搬迁。采矿沉陷受地下采空区控制，采矿沉陷积水坑的形态和规模也在一定程度上反映了地下采空区的形态和规模。若要根治采矿沉陷，仍需从地下采空区入手。建议在矿山开采之前制订切实有效的采空区治理方案，并在矿山开采过程中严格执行。
结语：遥感技术方便了人们对矿业生产区域之中地面沉陷以及相关灾害的调查，沉陷灾害给沉陷区原居民的生产和生活造成了灾难性影响，也给当地的社会治安和安全稳定埋下了隐患。光学遥感技术具有宏观、廉价、快速、高效的特点，可以用于采矿沉陷的危害调查和研究，弥补常规地面调查的不足。
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论文作者:柴利民
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/2
标签：遥感论文; 区域论文; 积水论文; 过程中论文; 灾害论文; 地面论文; 村庄论文; 《电力设备》2018年第9期论文;