Page 106 - 遥感技术在生态环境监测中的应用研究

第五章 遥感技术在煤矿矿山地质环境监测中的应用研究

第一节 基于无人机遥感技术的煤矿地表监测

煤矿资源是国民经济、社会发展和人民生活的重要物质基础。我国是世界上煤矿资源
比胶丰富的少数国家之一。中华人民共和国成立以来，矿产勘查、开发与加工等均取得了
巨大的成就。但是，随着煤矿开采的不断推进，矿山采动沉陷灾害发生频率增加趋势也在

不断呈现，对煤矿周边的人员生命财产安全构成了较大隐患。为保障煤矿安全开采，恢复
矿区生态，防治矿山地质灾害，必须构建矿区地表准确可靠的移动变形动态及稳态参数。
煤矿采区采煤过程中导致砂石结构改变而产生的地表移动，一般表现为土层裂隙、沉

陷盆地、沉陷坑洞、沉陷槽沟以及伴生的滑坡坍塌等。在高强度开采区工艺下产生的地面
移动有沉陷区具范围广、地表演化持续发展和安全风险高等特点。人员驾驶飞机监测和卫

星遥感技术拍摄画面分辨率不足，同时对土层裂隙宽度比较小的地点无法精准识别。此时，
无人机的出现和高精度遥感技术发展，催生出了一种新的解决办法。无人机遥感技术具有
高作业效率、低维护成本、高感知精度、系统易维护等特点，可以对受采动影响区域的地

表进行高速拍摄，比对人工实地勘察信息，能准确有效地完成采煤区域地面移动的监测工
作，可为整个矿区的地面沉陷监测工作提供技术装备支撑。无人机遥感技术直接分析计算

采区地表下沉值等数据，可精准判断地面沉陷变化规律，实现对采煤地面地质灾害的有效
监测。

一、无人机遥感系统的组成

无人机遥感系统是指以无人飞机作为平台，搭载高性能数码相机、数码摄录机等数字
遥感设备进行拍摄和记录，通过对遥感影像数据的分析处理，以实现对地面信息的实时调

查与监测。
一个完整的无人机遥感系统包括外业空间信息采集和内业数据处理两个子系统：外业
空间信息采集系统分为导航设备、飞行平台、地面站、遥控设备、数据接收和传感器 6 个

部分；内业数据处理系统主要包括影像畸变纠正、自动空中三角测量和数字立体测图等数
据处理子系统，通过数据处理获取 DOM、DEM、DLG 和 DSM 等成果。

二、无人机遥感技术在煤矿地表监测中的应用：以 A 煤矿地面塌陷监测为例

（一）研究区情况介绍
A 煤矿 011805 综采工作面走向长度约 820m，倾向长度约 300m。工作面开采 18 煤，

平均煤厚 3.8m，煤层平均埋深 220m，煤层平均倾角为 2.2°，属于近水平煤层。上覆基岩
厚度约 180m，其中老顶平均厚度 14.7m，以中砂岩和粗砂岩为主，直接顶以粉砂岩为主，

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