一种坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法，首先进行野外坑道重力和重力梯度观测，对观测数据进行各项改正，包括固体潮改正、零飘改正、地形改正、布格改正、纬度改正、坑道改正、采空区改正、回填区改正等，再根据改正后获得的重力异常和X、Y、Z三个方向重力梯度异常进行隐伏矿体定位探测。该方法解决了金属矿体在全空间域定位困难和其它物探方法受电磁干扰、异常多解性影响导致深部矿体难以准确定位探测的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法
本专利技术涉及一种高精度坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法，属于矿产资源勘查领域。
技术介绍
高密度隐伏矿体是指矿石的密度明显高于赋矿围岩的隐伏矿体。隐伏矿床(体)定位探测是当前成矿学和成矿预测学的科学前沿及矿产勘查领域的主要难题之一，通常采用物探方法(如直流电法、磁法、电磁法)在半空间域(如地表)探测隐伏矿体，但是这些物探方法因多解性强、电磁干扰大难于在深部全空间域隐伏矿床(体)定位探测中取得实效。重力勘探是观测地球重力场的变化，借以查明地质构造和矿产分布的物探方法，重力勘探方法主要应用于区域尺度的地球表面探测，集中于半空间域，采用的比例尺一般为1:5万～1:100万。地下重力包括井中重力和坑道重力。1950年，Smith和Hammer对井中重力进行了研究；1989年，徐公达和周国潘对井中重力、坑道重力进行了总结。但是，文中只对地下重力进行了地层密度、构造等方面的研究，近区地形改正用地面方法改正，未开展隐伏矿体的定位探测研究；2012年，张征在新疆彩霞山地表(半空间域)开展重力场平面特征和重力剖面的研究，间接探索了与控矿的大理岩相关的铅锌矿体的分布区段，并结合其它物探方法在地表开展找矿勘查。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高精度坑道重力全空间域定位探测高密度矿体的方法，本专利技术方法首先进行野外坑道重力及重力梯度观测，对观测数据进行各项改正，包括固体潮改正、零飘改正、地形改正、布格改正、纬度改正、坑道改正、采空区改正、回填区改正等，然后根据改正后获得的重力异常及重力梯度异常进行隐伏矿体的定位。本专利技术方法的具体操作步骤如下：1、岩矿鉴定采用肉眼和显微镜对测区的各种岩石、矿石进行岩矿鉴定，确定其岩石和矿石类型。2、岩矿石密度参数测量采用标本法测定工作区围岩和矿石的密度，统计岩石和矿石密度平均值，当矿石平均密度明显高于围岩密度时，则具备应用该方法的物性前提。3、坑道重力观测a、点位坐标测量：点距20米，用皮尺或经纬度仪确定测点的点位坐标，并把点号标记在坑道上。b、重力基点选择：选择于坑道口附近，并标明为重力总基点。c、测点重力观测：测点重力观测：包括重力异常观测、重力水平梯度异常观测、重力垂直梯度异常观测，根据观测数据获得测点重力异常值Δg、X方向的重力水平梯度异常Vxz、Y方向的重力水平梯度异常Vyz、Z方向的重力垂直梯度异常Vzz，以大于或小于三倍均方误差圈定正异常或负异常；设坑道长度为2a′、宽为2b′、高为2c′，直角坐标系原点位于坑道口横截面的中心点，X、Y、Z轴分别平行行b′、a′、c′，Z轴向下(见图1)；重力异常观测：测点布置于坑道中心线部位，即Y轴上，点距20米，观测和记录各点重力数据，通过计算获得重力异常观测值Δg，即Δg为测点所测的格子平均值乘以单位格子标定的重力值之积；X方向重力水平梯度观测：每个测点分别在(b′，y，0)和(-b′，y，0)部位进行重力测量，观测和记录两个部位的重力数据，通过计算得测点(0，y，0)的Vxz(0,y,0)＝[Δg(b′,y,0)-Δg(-b′,y,0)]/(2b′)；Y方向重力水平梯度观测：测点在(0，y，0)的Vyz用重力异常观测结果计算获得，即第i点的Vyz(0,yi,0)＝[Δg(0,yi+1,0)-Δg(0,yi,0)]/(yi+1-yi)；Z方向重力垂直梯度观测：每个测点分别在(0，y，c′)和(0，y，-c′)部位进行重力测量，观测和记录两个部位的重力数据，通过计算得测点(0，y，0)的Vzz(0,y,0)＝[Δg(0,y,c′)-Δg(0,y,-c′)]/(2c′)。4、观测数据进行各项改正(1)固体潮改正采用固体潮改正公式：δgb＝δcxG(t)-δfc(10-8m/s-2)…………………………(1)式中:δcx为潮汐因子，取1.16；r为月心到地心的距离；c为地心到月心的平均距离；Z为月亮对测点的地心天顶距离；r3为日心到地心的距离；c3为地心到日心的平均距离；Z3为太阳对测点的地心天顶距离；为测点纬度；为测点地心纬度。(2)零飘改正计算早晚基点的读格差，读格差乘以格值，作固体潮改正后，计算早晚基点的差值，再根据观测时间计算漂移率，然后进行零飘改正。(3)地形改正1)近区地形改正在半径a为10m的圆域范围内，采用圆柱体公式进行近区地形改正：G为6.67×10-11(m.kg-1.s-2),σ为圆柱体密度，取2.67g/cm3，H为测点到地表圆域内的平均高度(单位m)，a为圆柱体的半径(单位m)。把圆域半径10m代入(5)式得：2)中、远区地形改正大于圆域半径10m以外的范围，使用扇形改正公式进行分区作中、远区地形改正：最终的扇形改正值为：δgzydg＝∑δgsx(单位：g.u.)…………………………(8)式中：G为6.67×10-11m/(kg.s2),σ为密度，取2.67g/cm3，n为方位数，Rm为扇形体的内半径(m)，Rm+1为扇形体外半径(m)，ΔH为扇形体的平均高程与测点高程差(m)。(4)布格改正布格改正公式为：δgb＝(3.086-0.419σ)Δh(单位：g.u.)………(9)式中：σ为密度，取2.67g/cm3，Δh为总基点平面与测点平面的高程差，单位m。(5)纬度改正改正公式为：式中：为测区的平均纬度，D为测点到总基点沿纬度方向的距离，单位Km。(6)坑道改正水平坑道可等效为水平长方体，垂直坑道可等效为垂直长方体。因此，可用长方体的重力异常公式进行坑道改正。设长方体的宽、长、高依次为2b′、2a′、2c′，分别平行坐标轴x、y、z，其剩余密度为σ，在P(x、y、z)点上的重力异常公式为：式中：ξ1＝ξc-b'-x,η1＝ηc-a'-y,ζ1＝ζc-c'-z,ξ2＝ξc+b'-x,η2＝ηc+a'-y,ζ2＝ζc+c'-z.ξc、ηc、ζc为长方体中心点坐标。采用(11)式对水平和垂直坑道进行坑道改正。当坑道是倾斜坑道或不是直线式坑道时，可分段用(11)式对其改正。(7)采空区改正测定采空区的位置和形状，分多个长方体用(11)式计算各长方体的重力异常值，再用累加的方法改正。(8)回填区改正根据采矿记录确定回填区的位置和形状，测定回填物密度差，分多个长方体用(11)式计算各长方体重力异常值，再用累加的方法改正。5、矿体定性定位探测对于地面物探来说，获得物探异常后，可以肯定场源体分布在下半空间。但是，对于坑道物探来说，是全空间域问题，场源体可能在坑道异常部位的360度范围的任一方位处，要确定矿体在坑道四周的具体位置(即异常部位的前、后、左、右、上、下、中)是十分困难的，或者说矿体的定位是多解的。对单纯的坑道重力测量来说也是十分困难的。本专利技术提出用坑道重力异常与坑道重力梯度异常(X、Y、Z三个方向)特征来解决矿体定位的多解性问题。在自然界，矿体形态一般为板状体，以长方体的高密度矿体为例。设长方体的长度为2a、宽度为2b、高度为2c，直角坐标系原点设于长方体的中心点，X、Y、Z轴分别平行b、a、c，Z轴向下(图2)。为方便定位，再定义z＝0～-c为中上部、z＝0～c为中下部，z＜-c为上部、z＞c为下部；x＜0为左方、x＞0为右方；y＜0为前方、y＞0为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法，其特征在于按如下步骤进行：(1)鉴定测区的各种岩石、矿石，确定其岩石和矿石类型；(2)测定测区岩石和矿石的密度，统计岩石和矿石密度平均值，当矿石平均密度明显高于围岩密度时，则具备应用该方法的物性前提；(3)测区坑道重力观测a、点位坐标测量：点距20米，用皮尺或经纬度仪确定测点的点位坐标，并把点号标记在坑道上；b、重力基点选择：选择在坑道口附近，并标明为重力总基点；c、测点重力观测：包括重力异常观测、重力水平梯度异常观测、重力垂直梯度异常观测，根据观测数据获得测点重力异常值Δg、X方向的重力水平梯度异常Vxz、Y方向的重力水平梯度异常Vyz、Z方向的重力垂直梯度异常Vzz，以大于或小于三倍均方误差圈定正异常或负异常；其中：设坑道长度为2a′、宽为2b′、高为2c′，直角坐标系原点位于坑道口横截面的中心点，X、Y、Z轴分别平行行b′、a′、c′，Z轴向下；重力异常观测：测点布置于坑道中心线部位，即Y轴上，点距20米，观测和记录各点重力数据，通过计算获得重力异常观测值Δg；X方向重力水平梯度观测：每个测点分别在(b′，y，0)和(‑b′，y，0)部位进行重力测量，观测和记录两个部位的重力数据，通过计算得测点(0，y，0)的Vxz(0,y,0)＝[Δg(b′,y,0)‑Δg(‑b′,y,0)]/(2b′)；Y方向重力水平梯度观测：测点在(0，y，0)的Vyz用重力异常观测结果计算获得，即第i点的Vyz(0,yi,0)＝[Δg(0,yi+1,0)‑Δg(0,yi,0)]/(yi+1‑yi)；Z方向重力垂直梯度观测：每个测点分别在(0，y，c′)和(0，y，‑c′)部位进行重力测量，观测和记录两个部位的重力数据，通过计算得测点(0，y，0)的Vzz(0,y,0)＝[Δg(0,y,c′)‑Δg(0,y,‑c′)]/(2c′)；(4)观测数据的改正，数据改正包括固体潮改正、零飘改正、地形改正、布格改正、纬度改正、坑道改正、采空区改正、回填区改正；(5)板状矿体定性定位预测通过各项改正后，将重力异常、Vxz、Vyz、Vzz异常结合，通过下述判别标准判定板状矿体的具体位置：1)当Δg为正、Vxz为正、Vyz为负、Vzz为负时，测点在矿体外上部的左后方或矿体中上部的左后方；2)当Δg为正、Vxz为正、Vyz为负、Vzz为正时，测点在矿体正上部的左后方；3)当Δg为正、Vxz为正、Vyz为正、Vzz为负时，测点在矿体外上部的左前方或矿体中上部的左前方；4)当Δg为正、Vxz为正、Vyz为正、Vzz为正时，测点在矿体正上部的左前方；5)当Δg为正、Vxz为负、Vyz为正、Vzz为正时，测点在矿体外上部的右前方或矿体中上部的右前方；6)当Δg为正、Vxz为负、Vyz为正、Vzz为正时，测点在矿体正上部的右前方；7)当Δg为正、Vxz为负、Vyz为负、Vzz为负时，测点在矿体外上部的右后方或矿体中上部的右后方；8)当Δg为正、Vxz为负、Vyz为负、Vzz为正时，测点在矿体正上部的右后方；9)当Δg为负、Vxz为负、Vyz为正、Vzz为负时，测点在矿体外下部的左后方或矿体中下部的左后方；10)当Δg为负、Vxz为负、Vyz为正、Vzz为正时，测点在矿体正下部的左后方；11)当Δg为负、Vxz为负、Vyz为负、Vzz为负时，测点在矿体外下部的左前方或矿体中下部的左前方；12)当Δg为负、Vxz为负、Vyz为负、Vzz为正时，测点在矿体正下部的左前方；13)当Δg为负、Vxz为正、Vyz为负、Vzz为负时，测点在矿体外下部的右前方或矿体中下部的右前方；14)当Δg为负、Vxz为正、Vyz为负、Vzz为正时，测点在矿体正下部的右前方；15)当Δg为负、Vxz为正、Vyz为正、Vzz为负时，测点在矿体外下部的右后方或矿体中下部的右后方；16)当Δg为负、Vxz为正、Vyz为正、Vzz为正时，测点在矿体正下部的右后方；17)当Δg为0、Vzz为0、Vxz为0、Vyz为0时，坑道在矿体的中心平面或远离矿体；(6)采用正演拟合法进行隐伏矿体定量定位探测。...

【技术特征摘要】
1.一种坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法，其特征在于按如下步骤进行：(1)鉴定测区的各种岩石、矿石，确定其岩石和矿石类型；(2)测定测区岩石和矿石的密度，统计岩石和矿石密度平均值，当矿石平均密度明显高于围岩密度时，则具备应用该方法的物性前提；(3)测区坑道重力观测a、点位坐标测量：点距20米，用皮尺或经纬度仪确定测点的点位坐标，并把点号标记在坑道上；b、重力基点选择：选择在坑道口附近，并标明为重力总基点；c、测点重力观测：包括重力异常观测、重力水平梯度异常观测、重力垂直梯度异常观测，根据观测数据获得测点重力异常值Δg、X方向的重力水平梯度异常Vxz、Y方向的重力水平梯度异常Vyz、Z方向的重力垂直梯度异常Vzz，以大于或小于三倍均方误差圈定正异常或负异常；其中：设坑道长度为2a′、宽为2b′、高为2c′，直角坐标系原点位于坑道口横截面的中心点，X、Y、Z轴分别平行于b′、a′、c′，Z轴向下；重力异常观测：测点布置于坑道中心线部位，即Y轴上，点距20米，观测和记录各点重力数据，通过计算获得重力异常观测值Δg；X方向重力水平梯度观测：每个测点分别在(b′，y，0)和(-b′，y，0)部位进行重力测量，观测和记录两个部位的重力数据，通过计算得测点(0，y，0)的Vxz(0,y,0)＝[Δg(b′,y,0)-Δg(-b′,y,0)]/(2b′)；Y方向重力水平梯度观测：测点在(0，y，0)的Vyz用重力异常观测结果计算获得，即第i点的Vyz(0,yi,0)＝[Δg(0,yi+1,0)-Δg(0,yi,0)]/(yi+1-yi)；Z方向重力垂直梯度观测：每个测点分别在(0，y，c′)和(0，y，-c′)部位进行重力测量，观测和记录两个部位的重力数据，通过计算得测点(0，y，0)的Vzz(0,y,0)＝[Δg(0,y,c′)-Δg(0,y,-c′)]/(2c′)；(4)观测数据的改正，数据改正包括固体潮改正、零飘改正、地形改正、布格改正、纬度改正、坑道改正、采空区改正以及回填区改正；...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩润生，李文尧，王峰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53