基于遥感的辽宁省采煤沉陷区治理调查.docx

    基于遥感的辽宁省采煤沉陷区治理调查    刘莎莎　高俊华　尹向红　朱家彪　周力　苏栋摘 要：利用遥感技术手段，首次对辽宁省全域开展采煤沉陷现状及恢复治理调查，获取了基础调查成果，为辽宁省地质灾害综合防治提供了参考依据结果表明：（1）全省 67 处采煤沉陷区中特大型有 1 处、大型 25 处、中型 38 处、小型 3 处，总面积约 648.44 km2，主要分布在阜新、南票、铁法、红阳、抚顺、康平和凤城等煤矿区，开采主体以生产矿山和责任主体灭失矿山为主，威胁对象包括土地资源、工业区、居民点和主要交通干线2）全省采煤沉陷区恢复治理面积约 11.37 km2，治理类型以修复再造和地质灾害治理为主，治理后地类以农用地为主，少部分为居民点搬迁、光伏太阳能发电站和养鱼塘等，朝阳市、沈阳市及黑山县、康平县和北票市治理程度相对较高关键词：遥感;采煤沉陷;恢复治理：TP79      文献标志码：A      ：1672-5603（2022）01-17-06Investigation on Coal Mining Subsidence Area Control Based on Remote Sensing in Liaoning ProvinceLIU Shasha ， GAO Junhua ， YIN Xianghong ， ZHU Jiabiao ， ZHOU Li ， SU Dong（Hunan natural resources affairs center， Changsha  Hunan 410004）Abstract： Remote sensing technology was used to investigate the current situation of mining subsidence and its restoration in Liaoning Province for the first time. The basic survey data results were obtained， which provided a reference for the comprehensive prevention and control of geological disasters in Liaoning Province. The results show that： （1） Among 67 mining subsidence areas in the province， there are 1 large subsidence area， 25 large subsidence area， 38 medium subsidence area and 3 small subsidence area， with a total area of 648.44km2. It is mainly distributed in Fuxin， Nanpiao， Tiefa， Hongyang， Fushun， Kangping and Fengcheng coal mining areas. The main body of mining is production mines and mines without responsible main body. The threat objects include land resources， industrial areas， residential areas and main traffic arteries. （2） The area of coal mining subsidence area restoration and treatment is about 11.37 km2in the whole province. The treatment type is mainly restoration-reconstruction and geological disaster treatment. After treatment， the land type is mainly agricultural land， and a few residential areas are relocated， photovoltaic solar power stations and fish ponds. The treatment degree of Chaoyang City， Shenyang City， Heishan County， Kangping County and Beipiao City is relatively high.Keywords： remote sensing;mining subsidence; restoration and treatment遼宁省是我国重要的煤炭生产基地，有南票、北票、阜新、铁法、沈北、抚顺、本溪、红阳等8个煤田和数十个煤产地，开采历史悠久，为省内外的经济发展做出了重大贡献。

煤矿开采规模达到一定深度，就会引起地面变形，产生裂缝、塌陷和沉陷，破坏地面环境，损毁地面建筑设施、地下管网、耕地、公路、通信线路和自然景观，严重威胁人民生命财产安全从变形移动特点、规模和空间分布看，地面沉陷的危害范围和程度都较大，延续时间也较长[1]李成尊等[2]研究了采空沉陷地质灾害的遥感影像识别特征，王海庆等[3～5]利用遥感技术对山东、新疆、四川等典型采煤沉陷区开展了调查研究，取得了良好的应用效果张红日等[6～8]探讨了采煤沉（塌）陷区的防治对策，提出了先进的治理理念、模式和可行的技术方法在辽宁省内，崔玉环等[9～11]等分别探讨了铁法、抚顺和阜新煤矿区的采煤沉陷现状特点、影响因素及治理对策，但对全省采煤沉陷区整体情况还未开展相关调查研究gzslib2022040210582020年中国地质调查局部署开展采煤沉陷区遥感调查，旨在摸清我国采煤沉陷区当前现状本文基于地质调查项目，应用国产高分卫星遥感影像开展辽宁全域范围采煤沉陷区调查研究，分析其沉陷特点、规模及分布规律，并对采煤沉陷区综合治理提供决策参考1 煤炭资源概况辽宁省地理位置处在中朝准地台和天山—兴蒙地槽褶皱系2个一级大地构造单元内，近 30 条岩石圈断裂、壳断裂构成断裂构造的基本格架[12]。

东西向构造体系与华夏系构造体系联合控制石炭—二叠纪与早中侏罗世含煤地层沉积，新华夏系与东西向构造体系共同控制晚侏罗世含煤地层沉积，华夏式构造体系控制了古近纪和新近纪含煤地层沉积[13]主要成煤期为晚古生代太原组、山西组、早侏罗世北票组、早白垩世沙海组和阜新组， 對应的主要煤盆地群为太子河—浑江赋煤带之盆地群和复州湾赋煤带、北票—朝阳盆地群、阜新—铁法盆地群、下辽河—抚顺盆地群[14]据统计，辽宁省煤炭资源储量大约有 59.27 亿t，其中烟煤 25.35 亿t，无烟煤 15.53 亿t[15]2 遥感数据源和解译标志收集全省高分辨率卫星遥感数据，建立遥感解译标志，采取自动化信息提取和人机交互解译相结合的方式提取采煤沉陷区信息，部分辅以地面调查验证，获取了辽宁省采煤沉陷区现状遥感调查成果2.1 遥感数据源数据源主要是国产光学卫星数据，包括地面分辨率为1.0 m的GF2数据和 2.0 m的GF1、GF6及ZY3数据，基本覆盖辽宁省全域范围，获取时间为 2019 年的 9—12 月对遥感数据进行波段组合和图像增强处理，数据质量和精度满足本次调查研究的需要[4]2.2 遥感解译标志参照煤矿开采历史和范围，了解矿脉所处地层属性，结合矿区地面的植被、水体及人类活动等呈现的异常现象，在遥感影像上直接或间接判读采煤沉陷的状态、形态和影响对象等信息，如图1所示。

2.2.1 直接判读无积水坑：主要是在山地或平地的早期发育时期，其在遥感影像上反映出暗灰色或黑色色调，形态呈圆形、椭圆形及与地下采煤巷道相关的长条形，采煤集中区可表现为串珠状分布有积水坑：在平地上的采煤沉陷中后期，沉陷趋于稳定，其形成的盆地逐渐积水，积水区根据地面形变程度呈不规则形态，一般小于沉陷区范围，水面呈暗黑色沉陷区轮廓与无积水沉陷区类同，但其由内而外，地面形变逐渐减缓，影像上色调由暗黑色到深灰色再到浅灰色转变2.2.2 间接判读居民点搬迁：地面沉陷导致房屋开裂、道路阻断，原有居民点已不适合居住而整体搬迁，搬迁后在影像上消失或者留下了地基废墟行迹，可间接判断沉陷位置植被稀疏或裸地：地面沉陷使得地表水渗漏，地下水水位下降，土壤层含水量不足，土壤退化，原本附着其上的植被不能生长，出现水田变旱地，乔木变灌木或草本植物，甚至出现裸地的现象复垦治理区：采煤沉陷区的复垦治理形式多样，有的是用煤矸石和电厂的粉煤灰回填，其上植被稀疏，色调为灰白色;有的整治形成鱼塘养殖场，边界修葺规整，色调为暗黑色;有的铺成太阳能电板，内为东西向暗灰色规则长条纹3 沉陷区分布特征全省调查出采煤沉陷区共67个，分布在葫芦岛、锦州、阜新、朝阳、沈阳、铁岭、抚顺、本溪、辽阳和丹东等10个市，总面积约648.44 km?，沉陷区内调查有塌陷坑2 065个，面积约 37.49 km?，塌陷坑积水面积约 15.21 km?，地裂缝 30 条。

见表13.1 区域分布采煤沉陷区主要集中在阜新煤田、铁法煤田、红阳煤田和康平煤矿区，调查出采煤沉陷区20个，面积 440.35 km?，占全省沉陷区总面积的67.91%，调查出塌陷坑 783个，面积 27.53 km?，占全省塌陷坑总面积的 73.43 %，地裂缝 15 条其次是分布在沈北煤田、南票煤田、北票煤田、本溪煤田和凤城煤矿区，调查出采煤沉陷区 37 个，面积 182.65 km?，占全省沉陷区总面积的 28.17 %，调查出塌陷坑 1 177 个，面积 8.33 km?，占全省塌陷坑总面积的 22.22 %，地裂缝 15 条此外，在抚顺煤田、黑山、建昌、宽甸和恒仁等地区也调查出采煤沉陷现象，如图2所示3.2 灾害发生规模全省 67 处采煤沉陷区，规模从小型到特大型均有发现其中，特大型沉陷区 1 处，位于阜新煤田阜蒙县境内;大型沉陷区 25 处，分别位于南票煤田、铁法煤田、红阳煤田、阜新煤田、抚顺煤田以及康平、凤城、恒仁、宽甸、凌海等地;中型沉陷区 38 处，分别位于铁法煤田、沈北煤田、南票煤田、北票煤田、本溪煤田以及凤城、康平、宽甸、建昌、黑山等地;小型沉陷区 3 处，分别位于抚顺煤田、凤城和宽甸地区。

3.3 矿山开采主体矿山开采主体有5类，包括生产矿山、停采矿山、违法矿山、2006年以来责任主体灭失矿山及其他关闭矿山经调查，生产矿山发现沉陷区 24 处，面积 388.92 km?，占总面积的 59.98 %;停采矿山发现沉陷区 2 处，面积 26.53 km?，占总面积的 4.09 %;2006年以来责任主体灭失矿山发现沉陷区 40 处，面积 217.12 km?，占总面积的 33.48 %;其他关闭矿山发现沉陷区1处，面积 15.87 km?，占总面积的 2.45 %;未发现违法矿山有沉陷现象3.4 危害对象经调查，全省采煤沉陷灾害损毁土地面积 37.49 km?，其中损毁农用地 37.35 km?，损毁建设用地 0.02 km?，损毁未利用地 0.12 km?;沉陷地质灾害威胁村庄 83 个，县级以上公路 10 条，长度约 3 775.58 m，铁路 3 条，长度约 7 074.38 m损毁土地面积较大的沉陷区集中在康平、调兵山、沈北、阜新、灯塔和义县等地，威胁村庄的沉陷区主要在康平、沈北、调兵山、南票、阜新、凤城、北票、本溪和灯塔等地威胁公路和铁路线的沉陷区分布在抚顺。