无人机遥感监测在煤矿地质灾害调查的研究与应用

无人机遥感监测在煤矿地质灾害调查的
研究与应用
摘要：中国的煤炭埋藏比较深，这使得很多煤矿都是井工开采。

井工开采会
破坏原有地层的稳定性，使得煤层上覆岩层发生移动。

当岩层移动波及到地表时，地表会向采空区一侧凹陷，这就是通常所说的开采沉陷。

在过去，煤矿开采区地
表人烟稀少，开采沉陷引起的灾害未能引起人们足够的重视。

现在，很多煤矿附
近都有居民区或地表上有建筑物等。

为此，不得不重视煤矿开采沉陷引起的煤矿
地质灾害。

开采沉陷引起的地质灾害主要有地表水断流、水土流失严重及山体滑
坡等，不利于人类正常的生产活动。

本文围绕煤矿开采沉陷地质灾害的形成机理
和类型展开分析，重点探讨了煤矿开采沉陷的控制措施。

关键词：无人机遥感监测；煤矿地质灾害
引言
中国的煤矿多是通过井工方式开采，而中国的煤层大多经受了地质构造作用，开采时很容易诱发煤矿地质灾害。

煤矿地质灾害的发生不仅给煤矿企业带来了巨
大的经济损失和人员伤亡，还带来了恶劣的社会影响。

常见的煤矿地质灾害主要
有水害、瓦斯灾害、顶板灾害及地表沉陷灾害[1-3]。

在很多情况下，煤矿地质
灾害还会引起一些附加灾害，对矿井的破坏力极大。

因此，非常有必要采取措施
对煤矿地质灾害进行预防。

为了更好地对煤矿地质灾害进行预防，应该认识到煤
矿地质灾害的特性。

本文围绕着煤矿地质灾害的特性展开分析，重点探讨了煤矿
地质灾害的一些预防措施。

1煤矿地质灾害诱发原因
1.
1.
客观原因
由于煤矿地理位置比较特殊，其地质情况相对比较复杂，同时在煤矿开采的
过程中会开展许多操作，这些情况大大增加了煤矿地质灾害发生的可能性。

新中
国成立以后工业基础薄弱，因此煤矿开采的力度一直在加大，不断加大的煤矿开
采力度使得煤矿地质灾害发生概率大大提高。

再有就是，现阶段煤矿采煤工作会
涉及到多种多样的外界环境，不仅包括地面采煤活动，还包括复杂的地下开采环境。

在地下进行开采活动时，与矿井坍塌等地面事故相比，地下开采作业如果出
现违规情况，就会导致矿层出现异常，这样就容易导致地下水流入到矿井内，非
常容易导致工作人员的人身安全受到威胁。

对于客观存在的问题，需要制订解决
方案全面消除，通过制订合理的解决对策将事故发生概率大大降低，或者尽可能
将事故发生后的损失降低到最小。

1.2水害事故灾害
我国煤矿水文地质条件极为复杂，包括地表水、冲积层水、岩溶水、老空水、承压的强含水层水等等，各种水害俱全，岩溶陷落柱、封孔不良、钻孔导水断层
等导水通道普遍存在，导致水害事故频繁。

其主要特点包括乡镇的煤矿水害事故
频繁、透水事故的主要水源为地表水和老空(窑)区积水、非法违法生产造成透水
事故比例较高、主要发生在掘进工作团过面等。

如果煤炭开采时对地下水的相关
资料掌握不够、防治水害技术措施不合理、没有设置防隔水煤柱及放水闸门或对
地下水情况掌握不充分，施工时突破含水层，就会导致生产期间发生水害事故。

1.3崩塌
崩塌主要发生在采煤沉陷区公路两旁、工业场地及建设景区周边沟谷两侧等
开挖形成的人工边坡。

采煤沉陷区工业场地、景区及公路不稳定边坡下方大多进
行了治理，太古公路坡体下方砌石挡墙部分因采煤沉陷坡体失稳被掩埋、损毁或
破坏。

崩塌以小中型倾倒式或倾倒滑移式岩质崩塌为主，在井田北部太古公路沿
线一带崩塌分布相对密集。

崩塌坡体岩性以二叠系砂岩、泥岩地层为主，岩体节
理裂隙发育，风化剥蚀严重；坡体类型多为块状、厚层状的坚硬脆性岩石或有软
弱结构面存在的陡峻边坡，坡度以70-85°居多，局部地段近乎直立；坡长以
15-45m居多，坡宽20-160m不等，坡高一般15-40m，最高达150m；坡脚堆积物
零乱、不规则，大部分呈线状锥形堆积，少部分崩塌堵塞河道或排水渠，公路两旁边坡少量块石滚落于公路中间。

2无人机遥感监测在煤矿地质灾害调查的研究与应用措施
2.1划分合理的保护煤柱
在治理开采沉陷时，需要对一些人类活动密集区域采取保护措施。

最为常用的就是划分合理的保护煤柱，即根据岩层运动的规律，在建筑物、公路及桥梁等设施附近划定禁采区域。

这种方法不但经济有效，而且操作起来十分简单。

值得注意的是，在划定保护煤柱时一些参数需要根据以往的测量数据来确定。

若划定的保护煤柱范围过小，则不能有效保护开采区域的建筑物等设施。

若划定的保护煤柱范围过大，则煤炭损失量增加，不利于煤炭资源的高效开采。

综上所述，这种方法的优点在于只控制局部区域的开采沉陷，有效地控制了保护成本。

但从长远来看，只是减小了破坏范围，并没有从本质上控制破坏的产生[1]。

2.2加强对煤矿地质条件的勘探
很多时候，煤矿地质灾害的发生与地质条件的不确定性存在很大的关系。

为此，应加强对煤矿地质条件的勘探，特别是在掘进和开采之前。

由于煤矿开采的区域比较大，采用钻探的方法获取的地质资料比较有限，而且精度不高，还需要采用物探的方法进行精细化勘探。

在勘探时要重点注意一些地质构造变化区，例如断层、陷落柱及煤层厚度变化较大的区域等。

在勘探完成后，要将地质构造异常区标记在煤矿的采掘工程平面图上。

根据异常区的分布情况，估算这些区域对煤矿开采的影响，从而采取合理的安全措施。

例如，采掘工作面在过地质构造、集中应力区、煤岩顶破碎区时，必须合理分析顶板岩性，然后采取合理有效的支护措施，如注浆、架棚、注浆锚杆等，提高破碎顶板稳定性，防止顶板受力失稳导致冒顶、垮落事故的发生[2]。

2.3建立煤矿地质灾害警报系统
地质灾害警报系统在煤矿地质灾害的防治中扮演着“侦察兵”的角色，是防治煤矿地质灾害工作的关键。

煤矿地质灾害具有时间性的特征，这使得灾害的发
生规律是可以被发现和利用的。

在对煤矿地质灾害发生规律进行探索的环节，就
需要应用到地质灾害警报系统。

在地质灾害发生后，警报系统可以在第一时间做
出反应，从而使相关人员及时应对，减少灾害损失。

此外，还需要相关工作人员
对开采区进行定期的安全勘测，并对其稳定性做出准确判断，一旦发现异常情况，要及时制订具有针对性的应对预案，做好灾害防治的准备工作[3]。

2.4建立地质灾害预警系统
要想有效避免地质灾害事故的发生，煤矿相关管理人员要进行地质灾害安全
学习，掌握本岗工作范围的地质构造，提高安全隐患意识。

另外，要强化相关从
业人员的安全教育，掌握安全生产知识。

煤矿企业还应建立地质灾害预警系统，
利用各种先进的勘察技术和现代化自动信息技术进行监测，才能有效避免各种地
质灾害[4]。

结束语
1）矿山地质灾害诱发与采煤活动、边坡开挖等人类工程活动关系密切，在
特殊的地形地貌和岩土体工程条件下，决定了本区地质灾害类型及其变形破坏模式。

2）矿山地质灾害类型有地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡及泥石流5类，主
要集中分布于井田东北部煤层采动区域及小煤矿（窑）破坏区，以地裂缝（群缝）为主，其次为崩塌。

3）小型地裂缝发育最为普遍，主要发育于二叠系地层中，
多以群缝形式出现，在相邻工作面交界处或重复采动工作面交界地段地裂缝发育
程度加强。

崩塌主要发育于采煤沉陷区公路两旁、工业场地及沟谷两侧等开挖形
成的岩质边坡，以小中型倾倒式或倾倒滑移式岩质崩塌为主[5]。

参考文献：
[1]廖华爱.官地煤矿矿山地质灾害类型及发育特征[J].华北自然资
源,2021(04):34-35.
[2]隋成禹.我国煤矿地质灾害特征分析及防治研究[J].哈尔滨职业技术学院
学报,2021(04):76-78.
[3]王进良.煤矿地质灾害特征及其防治措施[J].能源与节能,2021(06):98-100.
[4]何海波,武杰.煤矿地质灾害特性及预防措施分析[J].能源与节
能,2021(06):45-46.
[5]韩雷.煤矿开采沉陷地质灾害及控制措施研究[J].能源与节
能,2021(06):47-48.。