《數(shù)字礦山概論》第2-章礦區(qū)資源環(huán)境信息獲取與處理

第2章礦區(qū)資源環(huán)境信息獲取與處理平安工程學院20172.1礦區(qū)資源環(huán)境信息礦區(qū)資源環(huán)境信息大體分為3類：(1〕根底信息包括各種地面地下測量控制點、高程點、水系、地形、地貌、地物、地名且其某些屬性所表達的信息等。(2〕專題信息指各種專業(yè)性的資源環(huán)境信息，如資源環(huán)境及其相關要幸的空間分布且其規(guī)律，包括地層結構、地價、礦體品位、儲量、植被空間分布、井巷設施、采掘掘工作面、瓦斯、水文等。專題信息是根底信息的拓展，根底信息是專題信息公共定位的根底。(3〕綜合信息這類信息是在根底信息和專題信息的根底上，針對特殊應用而提取、生成的綜合性資源信息，包括資源開發(fā)開采規(guī)劃、土地整治規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境規(guī)劃等。綜合信息是根底信息、專業(yè)信息的拓展。礦區(qū)資源環(huán)境信息的特征2.2地球探測信息技術為建立礦床影像模型，需要對未知區(qū)域的資源及地質隱患進行探測、預測和評價，包括各種地質結構、構造探知和精確定位。地球探測信息技術是從揭示和預測地球內(nèi)部特征的一系列方法和技術。主要有地質鉆探方法、地球物理方法〔包括重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探和放射性勘探〕、地球化學方法等2.2.1重力勘探

應用微重力測量可以探測到近地表溶洞、礦巢、鹽丘、地下洲、孔穴、礦山廢棄巷道、老采空區(qū)、巨徑管道，以及規(guī)模較小的地質構造斷裂、斷層、礦脈、破碎帶、接觸帶等密度異常體，解決許多礦山工程與環(huán)境問題。2.2.2磁法勘探各種地質體都能產(chǎn)生強弱不同的磁場，這種磁場疊加在地球的正常磁場之上，稱為磁異常。磁法勘探就是利用磁力儀測定這種磁異常，掌握其分布規(guī)律并對異常作出解釋，從而到達找礦和解決地質問題的目的。磁場強度的國際單位為特斯拉〔T〕，在磁發(fā)勘探中常用它的十億分之一位單位，簡稱納特〔nT〕。世界各地的地磁臺長期觀測結果說明，地磁場是隨時間變化的，既有日變、月變、年變、長期等周期性變化，也有磁擾、磁暴等短時間的非周期性變化。磁力異常測量磁法勘探是利用地殼內(nèi)各種巖〔礦〕石間的磁性差異所引起的磁場變化〔磁異?！硜韺ふ矣杏玫V產(chǎn)資源和查明地下地質構造的一種物探方法。磁法勘探工作大致包括以下幾個主要環(huán)節(jié)(1)用高精度的磁力儀測定不同點的磁異常值，(2)將異常值整理和繪制成磁異常圖；(3)測定和整理出各種巖、礦石的磁性，總結其磁性規(guī)律；(4)對全區(qū)的磁異常作數(shù)理且地質解釋，得出地質結論。2.2.3電法勘探以地下介質的電性參數(shù)為根底，通過探測介質的電性垂數(shù)的差異來答復各種地質礦產(chǎn)資源、環(huán)境和工程、地質災害方面的問題。探地雷達是用高頻脈沖電磁波在介質中的傳播規(guī)律來確定地下介質分布的一種方法。探地雷達優(yōu)點及局限性設備輕便,攜帶方便GPR是無損探測技術與其它地球物理方法相比，數(shù)據(jù)采集速度非?？焖胶痛怪本雀邎D像比較直觀探測深度和目標體的分辨能力依賴于土壤〔或地下介質〕特性.高導電率介質會使GPR方法無效〔如海水、鹽堿地、金屬礦、含水粘土層等〕.目標體和周圍介質要有足夠的電性差異〔介電常數(shù)和電阻率〕GPR數(shù)據(jù)的解釋因人而異解釋者的經(jīng)驗非常重要.GPR根本方法原理用電磁波穿透地下介質穿透深度取決于介質的介電常數(shù)和電導率記錄反射時間速度一般在50-150m/μs孔中雷達

層析成像(鉆孔雷達)地震勘探地震勘探：就是通過人工方法激發(fā)地震波，研究地震波在地層中傳播的情況，以查明地下的地質構造，為尋找油氣田或其它勘探目的效勞的一種物探方法。地震勘探的根本環(huán)節(jié)主要包括三大局部：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和資料解釋。整個過程是：人工產(chǎn)生地震波從震源點向下傳播，遇到地下不同的地質界面時產(chǎn)生反射，然后傳向地表；在地表用儀器測量到達地面的反射波并把它轉換成電信號，經(jīng)過放大、濾波、數(shù)字化記錄在磁帶上；記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字計算機的精細處理，生成地層構造的圖像剖面；有經(jīng)驗的地質學家或地球物理學家可以對這些剖面進行解釋，確定它們所代表的巖石類型和這些巖石里邊是否含有有價值的資源。2.3地球化學勘探以地質學、地球化學為理論根底，以現(xiàn)代分析測試技術和計算技術為手段，對天然物質〔巖石、土壤、底沉積物、水、氣、植物學〕進行系統(tǒng)取樣分析，對分析數(shù)據(jù)進行處理，以求發(fā)現(xiàn)異常，同時研究異常與礦體的關系，進而找到礦床的一門學科。地球化學找礦、勘查地球化學，簡稱“化探”?；降闹饕蝿眨喊l(fā)現(xiàn)異常，評價遠景區(qū)，圈定找礦有利地段，尋找工業(yè)礦藏，特別是尋找隱伏礦體〔掩蓋的礦，盲礦〕。二、元素在地殼中的分布與分配分布：元素的分布是在各種宇宙或地質體中整體的總含量〔分布量〕。區(qū)域性的平均含量，變化緩慢，不易覺察。分配：元素的分配是指元素，在各個宇宙體或地質體內(nèi)部各局部或各段中的含量。局部的，區(qū)段性的的含量〔分配量〕，相對變化較顯著。元素在地殼中的分布量克拉克值〔K〕=克拉克值差異極大：如Au為4×10-7%，Si為28.15%，相差億倍常量元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H，占＞99%微量元素：＜1%濃度克拉克值=濃集系數(shù)=地球化學勘探的特點、分類1、特點①找隱伏礦②直接找礦③現(xiàn)代分析技術的應用2、化探方法分類巖石測量、土壤測量、水系沉積物測量，其它〔水、氣、生物〕3、化探一般工作程序總的思路：由面到點，逐步縮小靶區(qū)異常查證：低級→高級，三級查證〔踏勘〕，二級〔詳查〕一級〔工程、鉆探〕2.3遙感技術礦產(chǎn)的形成、賦存及其分布，都受各種地質因素控制。其中，巖漿巖、構造、巖性〔圍巖或含礦地層〕、地貌〔外生礦床〕是主要控礦因素，在遙感圖像上一般都有顯示。通過遙感解譯以及遙感資料與常規(guī)地質、物化探的綜合分析研究，揭示諸因素與礦化之間的關系，查明成礦地質條件及成礦規(guī)律，從而進行成礦預測，指出有利成礦的地段。2.3遙感技術遙感技術用于礦產(chǎn)資源勘查，作為一種新的找礦手段，其應用概括為以下幾點：1.在某些研究程度較低地區(qū)，直接發(fā)現(xiàn)礦化現(xiàn)象和找礦標志，進而找到礦床。2.根據(jù)遙感圖像解譯資料，綜合應用常規(guī)地質、物化探等資料，查明控礦地質條件，分析、研究成礦規(guī)律，進而確定找礦遠景區(qū)。3.利用遙感資料及其研究成果，有效地對礦產(chǎn)資源進行規(guī)劃與勘查決策，以及恰當?shù)剡x擇找礦方法。4.綜合應用遙感數(shù)據(jù)、物化探數(shù)據(jù)和地質數(shù)據(jù)，采用數(shù)學地質方法進行成礦預測。找礦標志：指直接或間接指示礦產(chǎn)可能存在的地物或現(xiàn)象。在遙感圖像上反映的主要有礦體露頭、舊礦遺跡、圍巖蝕變、植被以及土壤等。礦體露頭礦體露頭是一種特殊的地質體，包括原生礦體露頭和礦體氧化露頭及鐵帽。當其出露面積較大且顏色和物理化學特征與圍巖有較大的差異時，在較高分辨率遙感圖像上可識別?！惨弧吃V體露頭指直接出露地表且未經(jīng)氧化或氧化較弱的局部。典型的影像特征為：〔1〕具有與圍巖不同的特殊顏色，如灰黑色的磁鐵礦、錳礦、煤、瀝青等；紅色的赤鐵礦；白色的大理巖、鹽類礦產(chǎn)、含礦偉晶巖脈及石英巖脈等?！?〕具有某種微地貌差異，例如鐵礦層常因堅硬而呈長條狀垅崗正地形；〔3〕錳礦層及煤層因其易于風化呈長條狀負地形，走向與圍巖層理一致。C1.下石炭統(tǒng)；D3.上泥盆統(tǒng)〔榴江組、五指山組含錳層〕；D2d.中泥盆統(tǒng)東崗嶺組灰?guī)r；βμ.輝綠巖體；1.背斜軸；2.向斜軸；3.傾沒方向；4.倒轉背斜；5.倒轉向斜；6.斷層；7.地質剖面線；8.錳礦層及露頭；9.鉆孔；10.坑道廣西大新下雷錳礦床廣西大新下雷錳礦床〔二〕礦體氧化露頭及鐵帽金屬礦體氧化露頭，特別是硫化物礦體氧化露頭，通常顯示各種鮮艷的色彩。鐵帽是硫化物礦床的氧化露頭，本身也是有價值的鐵礦資源。不同類型硫化礦床所形成的鐵帽顏色不同。多金屬硫化物礦床所形成的鐵帽多呈暗紅色、栗色或棕色；以黃鐵礦為主要成分的硫化物礦床，其鐵帽多呈鮮艷磚紅色或鮮紅色。各類礦床鐵帽鐵帽的共同特點是顏色較深，多表現(xiàn)為深色調、外表粗糙的正地形。安徽銅陵銅官山銅礦鐵帽現(xiàn)象湖南郴州市柿竹園鎢多金屬礦區(qū)圍巖蝕變

植被標志在長期找礦實踐中,人們發(fā)現(xiàn)一些多金屬礦區(qū)的地表植被常發(fā)生變異(某些植物生長特別茂盛,分布特別集中,或植被發(fā)生病變),形成“植被異常(毒化)”。研究發(fā)現(xiàn)這種異常都是因為植物在生長過程中,通過根系吸收了過量的重金屬導致的生物地球化學效應。山東招遠金礦區(qū)植被異常山東招遠金礦區(qū)植被異常2.4礦山采場條件探測2.4.1采區(qū)三維地震技術為綜采工作面的布局、開拓設計與巷道布置提供精確細致的地質構造信息。三維地震勘探的主要地質任務有：〔1〕查明斷距為5m以上的斷層，控制煤層底板形態(tài)，〔2〕查明采取內(nèi)主要煤層露頭位置，〔3〕了解陷落柱等其他地質現(xiàn)象，〔4〕了解采區(qū)內(nèi)主要煤層厚度變化趨勢，〔5〕圈定采區(qū)內(nèi)主要煤層受古河床、古隆起、巖漿巖等的侵入范圍。2.4.2井中勘探與物探技術礦井下常用的地質勘探手段包括坑內(nèi)鉆勘探、中深孔或深孔鑿巖設備勘探、坑道勘探。上述手段主要用于生產(chǎn)礦山探礦、水體探測以及構造探測等?！?〕坑內(nèi)鉆勘探

坑道鉆探是指在勘探坑道或生產(chǎn)坑道內(nèi)進行的鉆探工作，是地下采礦廣泛采用的生產(chǎn)勘探手段，主要用于追索和圈定礦體深部延伸情況，尋找深部和旁側的盲礦體，也可以多方向準確控制礦體的形態(tài)和內(nèi)部結構以及探明影響開采的地質構造等。其鉆進的深度一般為100m,150m、300m幾種規(guī)格，鉆桿在徑一般為33～43mm?？觾?nèi)鉆勘探在礦山生產(chǎn)階段的典型應用與施工布局圖(a〕用坑內(nèi)鉆穿脈加密工程勘探；〔b〕用坑內(nèi)鉆探老窿并疏干積水(2〕中深孔或深孔鑿巖設備勘探中深孔或深孔鑿巖設備勘探是利用鑿巖機進行勘探的一種方式。其優(yōu)點是設備的裝卸、搬運比坑內(nèi)鉆更為方便，而且作業(yè)條件也簡單，特別是利用它在采場內(nèi)進行生產(chǎn)勘探，其優(yōu)越性更加顯著。與坑內(nèi)鉆相比，其優(yōu)點在于：更適合打各種向上孔，本錢更低，效率高1～2倍。許多情況可以實行探采結合，通過爆破用的炮眼孔取樣，就可使此炮孔起到探礦的作用。缺點，即不適于打下向孔、所取樣品不易鑒定巖性、巖層產(chǎn)狀及地質構造等。當?shù)刭|體之間成過渡關系時，不易劃準界線。(3〕坑道勘探坑道勘探是指在地下通過挖掘坑道到達勘探的目的，生產(chǎn)礦山常利用該于段進行準確探礦。常用的坑道勘探可分為水平坑探〔平窿、石門、沿脈、穿脈〕、垂直坑探〔豎井〕和傾斜坑探〔斜井、天井、上山、下山〕3類。坑探的特點：〔1〕對于礦體的了解更全面，特別是對礦化現(xiàn)象此地質構造現(xiàn)象的觀察均較鉆探或探孔取樣更為全面：〔2〕可及時掌握地質情況的變化，便于采取相應的措施，如改變掘進方向，以到達更準確地獲得地質資料的目的。井中物探技術井中物探是在鉆井中布設物探儀器，對鉆井周圍的地質情況進行勘探的地球物理探測技術。探測半徑為幾米至幾十米。主要用于：〔1〕發(fā)現(xiàn)井旁或井底盲礦，確定其空間位置〔埋藏深度、距鉆孔距離、相對于鉆孔方位等〕;〔2〕評價井周的形態(tài)、產(chǎn)狀、延伸等，用以指導鉆井，合理布置鉆孔原那么上，所有的地面物探方法均可山用于井中?？谇凹簯糜谏a(chǎn)的主要有3類：第一類是研究位場的方法，如井中視電阻率法、井中激發(fā)極化法、井中二分量磁測、井中重力測量法。第二類是研究電磁感應現(xiàn)象的方法，如井中低頻電磁法、井中脈沖瞬變電磁法；第三類是研究彈性波或電磁波傳播的方法，如井中地震、井中聲波、井中無線電波透視法等。井中物探方法突出的優(yōu)點是可以把場源或測量裝置通過鉆孔放入地下深處，使其接近深部探測對象，因此它發(fā)現(xiàn)深部隱伏礦的能力往往比地面物探方法要大。2.5礦體品位與儲量礦量估算2.5.1礦體單元劃分礦體品位與礦量估算是金屬礦山資源開發(fā)的十分重要環(huán)節(jié)。一般應用地質統(tǒng)計學原理，在礦體三維建模過程中，需要將幫個研究區(qū)進行空間定位和單元劃分，形成一系列體積相同的方塊〔稱為單元塊〕，建立塊段模型〔或塊體模型〕。對每個單元塊進行空間位置、巖性及品位估值，在此根底上進行品位等級劃分，并對品位等級的單元塊進行統(tǒng)計，計算礦量。圖2-14礦體模型定位與單元劃分〔a〕礦體模型定位〔b〕礦體模型單元劃分2.5.2礦體品位估算樣品數(shù)據(jù)點搜索方法進行礦體品位估算前，呂先要根據(jù)已有采樣點的空間分布對無采樣點區(qū)域進行行空間插值，獲得無采樣點的空間單元塊的品位值。為了計算未知點的品位值，需要搜索和選擇有效的采樣點。樣品數(shù)據(jù)點的搜索方法根據(jù)不同的需要分為平面搜索和空間搜索兩種。平面數(shù)據(jù)搜索方法包括最近點搜索法、等分圓扇區(qū)搜索法和橢圓扇區(qū)搜索法。平面上呈各向同性特征的數(shù)據(jù)點，采用最近點搜索法或等分扇區(qū)搜索法。最近點數(shù)據(jù)搜索法(8個點〕四分圓搜索法〔每扇區(qū)1個點〕空間數(shù)據(jù)搜索空間數(shù)據(jù)搜索方法包括球體搜索法和橢球體搜索法。對于各向同性數(shù)據(jù)，來用球體搜索法。

這種方法是在以待仙塊中心為球心，以各向同性數(shù)據(jù)的變程和為球半徑所作的球體內(nèi)進行搜索，數(shù)據(jù)搜索與平而方法一樣，采用最近點搜索或扇區(qū)搜索；對于各向異性數(shù)據(jù)，采用橢球體搜索法。這種方法以估值塊為中心，根據(jù)變異分析獲得的變程來確定空間橢球體參數(shù)。橢球體內(nèi)的數(shù)據(jù)搜索也采用最近點搜索法或扇區(qū)搜索法。2.品位估算方法確定了樣品數(shù)據(jù)點之后，即可建立品位模型，對三維塊段模型中每個單元塊的品位作出估值。一般的估值方法有多邊形法、距離冪反比法和克立恪法。

多邊形法是指由每個鉆孔與其相鄰鉆孔