一种坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法
【专利摘要】本发明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。
【专利说明】一种坑道重力全空间域定位探测高密度隐伏矿体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
【发明内容】
[0004] 本发明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， 本发明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。
[0005] 本发明方法的具体操作步骤如下：
[0006] 1、岩矿鉴定
[0007] 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。
[0008] 2、岩矿石密度参数测量
[0009] 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。
[0010] 3、坑道重力观测
[0011] 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。
[0012] b、重力基点选择：选择于坑道口附近，并标明为重力总基点。
[0013] 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Ag、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；
[0014] 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);
[0015] 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Ag，即Ag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；
[0016] 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（〇, y，〇)的vxz(0，y，0)= [AgiV ，y，0)]/(2b'）；
[0017] Y方向重力水平梯度观测：测点在（0, y，〇)的vyz用重力异常观测结果计算获得， 即第1点的 Vyz(〇，yi，〇) = ;
[0018] 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（〇, y，〇)的vzz(0，y，0)= [Ag(0，y，c')]/(2c'）。
[0019] 4、观测数据进行各项改正
[0020] (1)固体潮改正
[0021] 采用固体潮改正公式：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；c 3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；φ为测点纬度；φ;为测点地心纬度。
[0026] (2)零飘改正
[0027] 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。
[0028] (3)地形改正
[0029] 1)近区地形改正
[0030] 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：
[0031]
【权利要求】
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Ag、X方向的重力水平梯度异常V xz、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Ag; 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（〇, y，〇)的Vxz(0，y，0)= [AgiV ，y，0)]/(2b'）； Y方向重力水平梯度观测：测点在（〇, y，〇)的Vyz用重力异常观测结果计算获得，即第 i 点的 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（〇, y，〇)的Vzz(0，y，0)= [Ag(〇, y, )-Ag(〇, y,)]/(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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag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Ag为〇、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。
【文档编号】G06F19/00GK104155699SQ201410398391
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】韩润生, 李文尧, 王峰 申请人:昆明理工大学