论地理信息系统与遥感技术在煤矿地质灾害预测中的应用
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【摘 要】地质灾害是危害煤矿安全生产的一项十分重要的因素，必须设法减小地质灾害带来的危害。GIS技术是近年来随着信息技术等的发展而发展起来的一门新兴的地理空间信息分析技术，文章对将遥感技术和GIS技术结合起来应用到煤矿地质灾害的预测中进行了探讨。
1 前言
矿山地质灾害是指自然地质作用和矿山地质作用（亦称人为地质作用）导致的矿山生态地质环境恶化，并造成人类生命和财产损失或人类赖以生存的资源、环境严重破坏的灾害事件。在煤矿开采中，经常会遇到各种各样的地质灾害，如瓦斯突出、底板突水、地表沉陷等。这些地质灾害对正常生产危害很大，还会危及矿工和人民的生命财产安全，必须想办法减小地质灾害带来的危害。我们知道，矿山在被人类开采以前，处于自然的平衡状态，这时候几乎不会发生什么地质灾害。而人类的采矿活动，破坏了原有的平衡，原来储存在煤层或岩层中的瓦斯就可能会跑出来，岩层中含有的承压水也可能因为岩层的破坏而涌向采矿工作面，从而产生了地质灾害。正确地预测地质灾害是防止其发生的前提条件，随着煤矿开采技术的进步以及人们对煤矿安全的日益重视，地质灾害的预测逐渐成为广大学者和技术人员关注和研究的重点。
地理信息系统技术，简称GIS技术，是近年来随着信息技术等的发展而发展起来的一门新兴的地理空间信息分析技术。该技术以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，能将表格型数据转化为地理图形进行显示，从而可以为地理研究或地理决策等服务。本文拟将地理信息系统技术与遥感技术相结合，将其应用于地质灾害的预测中来。
2 矿山地质灾害的危害
其破坏作用主要表现在危害矿工生命和财产安全；破坏采矿设施，影响矿业正常生产；破坏矿产资源、土地资源和水环境、矿区环境。严重的地质灾害一次可造成几十人甚至上百人死亡。我国是矿山地质灾害多发国之一，地质灾害种类多、分布广、影响大、造成的损失严重。据全国31个省（自治区、直辖市）矿山调查数据统计，1950―2010 年的60 年间， 中国矿山开发已发生地质灾害约10869 起，死亡约4779 人，造成直接经济损失约174.58 亿元。其中突发性的崩塌、滑坡、泥石流灾害2549 起，死亡4244 人，经济损失50.04 亿元；缓变型的地面塌陷、地裂缝有8320 处， 影响的面积314765hm2，死亡535 人，经济损失124.54 亿元。矿山地质灾害类型以地面塌陷为主， 共有5416处，占矿山地质灾害的50%，灾害规模以小型为主（占63%），大型次之（占21%），经济损失、影响面积以地面塌陷和地裂缝最严重，泥石流灾害发生的次数虽然最少，仅占6%，但造成的死亡人数最多，共1581 人，占33%。
3 应用遥感技术和地理信息系统预测煤矿地质灾害的原理
煤矿地质灾害预测主要涉及到两方面内容：第一是界定出现煤矿地质灾害的危险等级，也就是预测煤矿地质灾害出现的可能性，是制定煤矿开采规划的重要基础；第二就是地质灾害发生前的预报，主要是针对具体的工作面情况作出短期预报及预警。
利用地理信息系统及遥感预测技术可以对上述两大层面的煤矿地质灾害做出准确的预测。其中，遥感技术主要针对矿区的地质情况进行调查。具体来说，就是利用遥感技术从整体上调查矿区的地质、地理以及开采条件等情况，在此基础上展开矿区地质灾害的相关研究；与此同时，利用针对矿区遥感影像所做解释，能够进一步明确矿区范围内的水文地质等相关信息，具体包括地貌单元类型；断裂构造的性质、形态以及展布等；地表水体；地表湿度或第四纪含水量；溶洞、地面塌陷以及矸石山分布等。利用地理信息系统技术可以更加高效而科学的组织和管理空间数据及其属性资料，不仅如此，利用GIS技术还可以针对不同来源的信息进行复合分析。煤矿地质灾害具有多级、多因以及多时的特点，是人为因素及自然因素耦合作用的结果。借助GIS技术，可以通过专题信息层的方式对矿区地质灾害相关的影响因素进行保存，并按照现实需求进行复合分析，并在此基础上构建煤矿地质灾害预测模型。
4 应用遥感技术和地理信息系统预测煤矿地质灾害的的步骤
在煤矿地质灾害预测过程中应用遥感及GIS技术，第一步就是预处理，主要是针对遥感解释结果、相关实验数据以及地面勘察资料等进行；第二步就是已出现的煤矿地质灾害实例以及本矿区范围内的相关影响因素进行分析，在此基础上明确矿区地质灾害形成机理以及主控因素。
在灾害预测中，我们对引起煤矿地质灾害的因素的指标进行了详细的量化，然后将量化的指标在遥感中进行预测，这样一来，就形成了各个层次，每个层次的权重有所不同，通过这一表现层我们了解到各个因素带来的相关图层的配准、空间分析以及初始计算问题，再将初始模型计算结果与现有地质灾害资料进行拟合，一直到取得预期的拟合效果为止，这样便可以将煤矿地质灾害预测模型确定下来。技术流程详见图1所示。
图1 煤矿地质灾害遥感及GIS技术预测流程示意图
5 结语
地质灾害是危害煤矿安全生产的一项十分重要的因素，然而煤矿井下的地质条件一般都十分复杂，要想对地质灾害进行准确的预测和防治难度较大。遥感技术和GIS技术的出现，为煤矿地质灾害的预测提供了强有力的手段。利用遥感及GIS技术可以很方便地对多种信息进行综合分析、综合利用，从而大大提高了预测的准确性和精确性。同时，GIS技术处理数据的速度较快，可以使预测结果尽早地出来，为我们针对灾害采取应对措施留出了充足的时间。作为一名煤矿地质工作者，应该尽快掌握应用遥感和GIS技术预测地质灾害的技术。
参考文献：
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