辽宁省采煤沉陷区遥感影像特征判读

高俊华 周力 苏栋 邹娟 楚水滔

借鉴前人研究成果，了解辽宁省采煤沉陷區分布特征和形成机理，对照卫星遥感正射影像，辅助野外踏勘，建立遥感解译标志，为未来利用遥感手段监测辽宁省采煤沉陷区的发生、变化和治理情况，提供技术支撑。

1  采煤沉陷区的概念

又称采煤塌陷区，即地下煤矿资源开采以后，采空区上覆岩层的原始应力平衡状态受到破坏，依次发生冒落、断裂、弯曲等移动变形，最终涉及地表，形成一个比采空区面积大得多的近似椭圆形的下沉盆地。

2  辽宁省分布情况

据统计，辽宁省采煤沉陷区主要分布在阜新市、沈阳市、铁岭市等10个地市的25个县级行政区，沉陷总面积约6万公顷，区内塌陷坑2000余处，面积约0.4万公顷，以康平县、调兵山市、辽阳市灯塔区、阜蒙县、凤城市和沈阳市沈北新区等地的沉陷最为严重。

3  沉陷形成原因

辽宁省煤矿主要赋存在石炭二叠纪煤系、侏罗纪煤系及第三纪煤系地层中，煤层中间厚、周围薄，其上覆盖第四系松散层。煤矿沉陷原因大概有两个方面：首先是地下煤矿采空后其矿层顶部失去支撑，随之变形，形成移动盆地，造成地面沉陷;第二是采空后地下水水位下降，引起上覆土体失去顶托，也形成地面沉陷。

4  遥感影像特征

熟悉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，在遥感影像上判读采煤沉陷的状态、形态和影响对象等信息。判读分为直接判读和间接判读两种方式。见图1。

4.1  直接判读

（1）无积水沉陷

无积水沉陷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。

露天采坑与之的区别是，采坑的边界人工痕迹明显，呈不规则多边形或有突兀的拐角，且采坑的边坡与地面会出现陡坎。

（2）有积水沉陷

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。

天然湖泊和坑塘及人工开挖水面与之的区别是，天然湖泊和坑塘一般伴随有地表径流，受周边地形影响而形状各异;人工开挖水面边界相对整齐，形状较规则，边坡较陡。

4.2  间接判读

（1）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。

（2）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，土壤质量退化，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。

（3）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。

图1  辽宁省采煤沉陷区典型影像示意图

5  讨论

通过对辽宁省采煤沉陷区遥感影像的判读，从感性认识到理性甄别，有利于今后对采煤沉陷区更加准确的调查监测，为政府有效治理采煤沉陷区提供有力的支持。但因遥感影像的局限性，地面监测数据并不能完全反馈地下真实情况，还需要借助其它手段进一步查证。