一種坑道重力全空間域定位探測高密度隱伏礦體的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度坑道重力全空間域定位探測高密度隱伏礦體的方法，首先進(jìn)行野外坑道重力和重力梯度觀測，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行各項改正，包括固體潮改正、零飄改正、地形改正、布格改正、緯度改正、坑道改正、采空區(qū)改正、回填區(qū)改正等，再根據(jù)改正后獲得的重力異常和X、Y、Z三個方向重力梯度異常進(jìn)行隱伏礦體定位探測。該方法解決了金屬礦體在全空間域定位困難和其它物探方法受電磁干擾、異常多解性影響導(dǎo)致深部礦體難以準(zhǔn)確定位探測的難題。
【專利說明】一種坑道重力全空間域定位探測高密度隱伏礦體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高精度坑道重力全空間域定位探測高密度隱伏礦體的方法，屬于 礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 高密度隱伏礦體是指礦石的密度明顯高于賦礦圍巖的隱伏礦體。隱伏礦床（體） 定位探測是當(dāng)前成礦學(xué)和成礦預(yù)測學(xué)的科學(xué)前沿及礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域的主要難題之一，通常采 用物探方法（如直流電法、磁法、電磁法）在半空間域（如地表）探測隱伏礦體，但是這些 物探方法因多解性強、電磁干擾大難于在深部全空間域隱伏礦床（體）定位探測中取得實 效。
[0003] 重力勘探是觀測地球重力場的變化，借以查明地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布的物探方法， 重力勘探方法主要應(yīng)用于區(qū)域尺度的地球表面探測，集中于半空間域，采用的比例尺一般 為1:5萬?1:100萬。地下重力包括井中重力和坑道重力。1950年，Smith和Hammer對井 中重力進(jìn)行了研究；1989年，徐公達(dá)和周國潘對井中重力、坑道重力進(jìn)行了總結(jié)。但是，文 中只對地下重力進(jìn)行了地層密度、構(gòu)造等方面的研究，近區(qū)地形改正用地面方法改正，未開 展隱伏礦體的定位探測研究；2012年，張征在新疆彩霞山地表（半空間域）開展重力場平 面特征和重力剖面的研究，間接探索了與控礦的大理巖相關(guān)的鉛鋅礦體的分布區(qū)段，并結(jié) 合其它物探方法在地表開展找礦勘查。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種高精度坑道重力全空間域定位探測高密度礦體的方法， 本發(fā)明方法首先進(jìn)行野外坑道重力及重力梯度觀測，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行各項改正，包括固體 潮改正、零飄改正、地形改正、布格改正、緯度改正、坑道改正、采空區(qū)改正、回填區(qū)改正等， 然后根據(jù)改正后獲得的重力異常及重力梯度異常進(jìn)行隱伏礦體的定位。
[0005] 本發(fā)明方法的具體操作步驟如下：
[0006] 1、巖礦鑒定
[0007] 采用肉眼和顯微鏡對測區(qū)的各種巖石、礦石進(jìn)行巖礦鑒定，確定其巖石和礦石類 型。
[0008] 2、巖礦石密度參數(shù)測量
[0009] 采用標(biāo)本法測定工作區(qū)圍巖和礦石的密度，統(tǒng)計巖石和礦石密度平均值，當(dāng)?shù)V石 平均密度明顯高于圍巖密度時，則具備應(yīng)用該方法的物性前提。
[0010] 3、坑道重力觀測
[0011] a、點位坐標(biāo)測量：點距20米，用皮尺或經(jīng)緯度儀確定測點的點位坐標(biāo)，并把點號 標(biāo)記在坑道上。
[0012] b、重力基點選擇：選擇于坑道口附近，并標(biāo)明為重力總基點。
[0013] c、測點重力觀測：測點重力觀測：包括重力異常觀測、重力水平梯度異常觀測、重 力垂直梯度異常觀測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)獲得測點重力異常值A(chǔ)g、X方向的重力水平梯度異常 VXZ、Y方向的重力水平梯度異常Vyz、Z方向的重力垂直梯度異常Vzz，以大于或小于三倍均方 誤差圈定正異常或負(fù)異常；
[0014] 設(shè)坑道長度為2a'、寬為2b'、高為2c'，直角坐標(biāo)系原點位于坑道口橫截面的 中心點，X、Y、Z軸分別平行行b'、a'、c'，Z軸向下（見圖1);
[0015] 重力異常觀測：測點布置于坑道中心線部位，即Y軸上，點距20米，觀測和記錄各 點重力數(shù)據(jù)，通過計算獲得重力異常觀測值A(chǔ)g，即Ag為測點所測的格子平均值乘以單位 格子標(biāo)定的重力值之積；
[0016] X方向重力水平梯度觀測：每個測點分別在（b'，y，0)和（-b'，y，0)部位進(jìn)行 重力測量，觀測和記錄兩個部位的重力數(shù)據(jù)，通過計算得測點（〇, y，〇)的vxz(0，y，0)= [AgiV ，y，0)]/(2b'）；
[0017] Y方向重力水平梯度觀測：測點在（0, y，〇)的vyz用重力異常觀測結(jié)果計算獲得， 即第1點的 Vyz(〇，yi，〇) = ;
[0018] Z方向重力垂直梯度觀測：每個測點分別在（0, y，c')和（0, y，-C')部位進(jìn) 行重力測量，觀測和記錄兩個部位的重力數(shù)據(jù)，通過計算得測點（〇, y，〇)的vzz(0，y，0)= [Ag(0，y，c')]/(2c'）。
[0019] 4、觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行各項改正
[0020] (1)固體潮改正
[0021] 采用固體潮改正公式：δ gb = δ cxG(t)_ δ fc(l〇_8m/s_2)..............................⑴
[0022] G(t) = -ieSJTFffXfficos1 Z 1.37F'(φ)(7)4 cosZ(5cos- Z -3)-76.08/·χφ)(^-)'(cos' Z, - j-) *** (2)
[0023] F((p > = 0.998327 + 0.00167 cos(2cp)....................................... ( 3 )
[0024] K =4J3 + 15.73sin2cp; - l,59sin4cp/ (l〇'n/s, （4)
[0025] 式中：δ ex為潮汐因子，取1.16 ;r為月心到地心的距離；c為地心到月心的平均 距離；Z為月亮對測點的地心天頂距離；r3為日心到地心的距離；c 3為地心到日心的平均距 離；Z3為太陽對測點的地心天頂距離；φ為測點緯度；φ;為測點地心緯度。
[0026] (2)零飄改正
[0027] 計算早晚基點的讀格差，讀格差乘以格值，作固體潮改正后，計算早晚基點的差 值，再根據(jù)觀測時間計算漂移率，然后進(jìn)行零飄改正。
[0028] (3)地形改正
[0029] 1)近區(qū)地形改正
[0030] 在半徑a為10m的圓域范圍內(nèi)，采用圓柱體公式進(jìn)行近區(qū)地形改正：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種坑道重力全空間域定位探測高密度隱伏礦體的方法，其特征在于按如下步驟進(jìn) 行： (1) 鑒定測區(qū)的各種巖石、礦石，確定其巖石和礦石類型； (2) 測定測區(qū)巖石和礦石的密度，統(tǒng)計巖石和礦石密度平均值，當(dāng)?shù)V石平均密度明顯高 于圍巖密度時，則具備應(yīng)用該方法的物性前提； (3) 測區(qū)坑道重力觀測 a、 點位坐標(biāo)測量：點距20米，用皮尺或經(jīng)緯度儀確定測點的點位坐標(biāo),并把點號標(biāo)記 在坑道上； b、 重力基點選擇：選擇在坑道口附近，并標(biāo)明為重力總基點； c、 測點重力觀測：包括重力異常觀測、重力水平梯度異常觀測、重力垂直梯度異常觀 測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)獲得測點重力異常值A(chǔ)g、X方向的重力水平梯度異常V xz、Y方向的重力 水平梯度異常Vyz、Z方向的重力垂直梯度異常Vzz，以大于或小于三倍均方誤差圈定正異常 或負(fù)異常； 其中：設(shè)坑道長度為2a'、寬為2b'、高為2c'，直角坐標(biāo)系原點位于坑道口橫截面的 中心點，X、Y、Z軸分別平行行b'、a'、c'，Z軸向下； 重力異常觀測：測點布置于坑道中心線部位，即Y軸上，點距20米，觀測和記錄各點重 力數(shù)據(jù)，通過計算獲得重力異常觀測值A(chǔ)g; X方向重力水平梯度觀測：每個測點分別在（b'，y，0)和（-b'，y，0)部位進(jìn)行重 力測量，觀測和記錄兩個部位的重力數(shù)據(jù)，通過計算得測點（〇, y，〇)的Vxz(0，y，0)= [AgiV ，y，0)]/(2b'）； Y方向重力水平梯度觀測：測點在（〇, y，〇)的Vyz用重力異常觀測結(jié)果計算獲得，即第 i 點的 Vyz (〇, y" 〇) = [ Δ g (0, yi+1，0) - Δ g (〇, y" 〇) ] / (yi+1-yi); Z方向重力垂直梯度觀測：每個測點分別在（0，y，c')和（0，y，_c')部位進(jìn)行 重力測量，觀測和記錄兩個部位的重力數(shù)據(jù)，通過計算得測點（〇, y，〇)的Vzz(0，y，0)= [Ag(〇, y, )-Ag(〇, y,)]/(2c/ )； (4) 觀測數(shù)據(jù)的改正，數(shù)據(jù)改正包括固體潮改正、零飄改正、地形改正、布格改正、緯度 改正、坑道改正、采空區(qū)改正、回填區(qū)改正； (5) 板狀礦體定性定位預(yù)測 通過各項改正后，將重力異常、Vxz、Vyz、Vzz異常結(jié)合，通過下述判別標(biāo)準(zhǔn)判定板狀礦體 的具體位置： 1) 當(dāng)Ag為正、Vxz為正、Vyz為負(fù)、Vzz為負(fù)時，測點在礦體外上部的左后方或礦體中上 部的左后方； 2) 當(dāng)Ag為正、Vxz為正、Vyz為負(fù)、Vzz為正時，測點在礦體正上部的左后方； 3) 當(dāng)Ag為正、Vxz為正、Vyz為正、Vzz為負(fù)時，測點在礦體外上部的左前方或礦體中上 部的左前方； 4) 當(dāng)Ag為正、Vxz為正、Vyz為正、Vzz為正時，測點在礦體正上部的左前方； 5) 當(dāng)Ag為正、Vxz為負(fù)、Vyz為正、Vzz為正時，測點在礦體外上部的右前方或礦體中上 部的右前方； 6) 當(dāng)Ag為正、Vxz為負(fù)、Vyz為正、Vzz為正時，測點在礦體正上部的右前方； 7) 當(dāng)Ag為正、Vxz為負(fù)、Vyz為負(fù)、Vzz為負(fù)時，測點在礦體外上部的右后方或礦體中上 部的右后方； 8) 當(dāng)Ag為正、Vxz為負(fù)、Vyz為負(fù)、Vzz為正時，測點在礦體正上部的右后方； 9) 當(dāng)Ag為負(fù)、Vxz為負(fù)、Vyz為正、Vzz為負(fù)時，測點在礦體外下部的左后方或礦體中下 部的左后方； 10) 當(dāng)Ag為負(fù)、vxz為負(fù)、Vyz為正、Vzz為正時，測點在礦體正下部的左后方； 11) 當(dāng)Ag為負(fù)、vxz為負(fù)、Vyz為負(fù)、Vzz為負(fù)時，測點在礦體外下部的左前方或礦體中下 部的左前方； 12) 當(dāng)Ag為負(fù)、Vxz為負(fù)、Vyz為負(fù)、Vzz為正時，測點在礦體正下部的左前方； 13) 當(dāng)Ag為負(fù)、Vxz為正、Vyz為負(fù)、Vzz為負(fù)時，測點在礦體外下部的右前方或礦體中下 部的右前方； 14) 當(dāng)Ag為負(fù)、Vxz為正、Vyz為負(fù)、Vzz為正時，測點在礦體正下部的右前方； 15) 當(dāng)Ag為負(fù)、Vxz為正、Vyz為正、Vzz為負(fù)時，測點在礦體外下部的右后方或礦體中下 部的右后方； 16) 當(dāng)Ag為負(fù)、Vxz為正、Vyz為正、Vzz為正時，測點在礦體正下部的右后方； 17) 當(dāng)Ag為〇、Vzz為0、VXZ為0、Vyz為0時，坑道在礦體的中心平面或遠(yuǎn)離礦體； (6)采用正演擬合法進(jìn)行隱伏礦體定量定位探測。
【文檔編號】G06F19/00GK104155699SQ201410398391
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】韓潤生, 李文堯, 王峰 申請人:昆明理工大學(xué)