《数字矿山概论》第2-章矿区资源环境信息获取与处理

第2章矿区资源环境信息获取与处理平安工程学院20172.1矿区资源环境信息矿区资源环境信息大体分为3类：(1〕根底信息包括各种地面地下测量控制点、高程点、水系、地形、地貌、地物、地名且其某些属性所表达的信息等。(2〕专题信息指各种专业性的资源环境信息，如资源环境及其相关要幸的空间分布且其规律，包括地层结构、地价、矿体品位、储量、植被空间分布、井巷设施、采掘掘工作面、瓦斯、水文等。专题信息是根底信息的拓展，根底信息是专题信息公共定位的根底。(3〕综合信息这类信息是在根底信息和专题信息的根底上，针对特殊应用而提取、生成的综合性资源信息，包括资源开发开采规划、土地整治规划、生态环境规划等。综合信息是根底信息、专业信息的拓展。矿区资源环境信息的特征2.2地球探测信息技术为建立矿床影像模型，需要对未知区域的资源及地质隐患进行探测、预测和评价，包括各种地质结构、构造探知和精确定位。地球探测信息技术是从揭示和预测地球内部特征的一系列方法和技术。主要有地质钻探方法、地球物理方法〔包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探和放射性勘探〕、地球化学方法等2.2.1重力勘探

应用微重力测量可以探测到近地表溶洞、矿巢、盐丘、地下洲、孔穴、矿山废弃巷道、老采空区、巨径管道，以及规模较小的地质构造断裂、断层、矿脉、破碎带、接触带等密度异常体，解决许多矿山工程与环境问题。2.2.2磁法勘探各种地质体都能产生强弱不同的磁场，这种磁场叠加在地球的正常磁场之上，称为磁异常。磁法勘探就是利用磁力仪测定这种磁异常，掌握其分布规律并对异常作出解释，从而到达找矿和解决地质问题的目的。磁场强度的国际单位为特斯拉〔T〕，在磁发勘探中常用它的十亿分之一位单位，简称纳特〔nT〕。世界各地的地磁台长期观测结果说明，地磁场是随时间变化的，既有日变、月变、年变、长期等周期性变化，也有磁扰、磁暴等短时间的非周期性变化。磁力异常测量磁法勘探是利用地壳内各种岩〔矿〕石间的磁性差异所引起的磁场变化〔磁异常〕来寻找有用矿产资源和查明地下地质构造的一种物探方法。磁法勘探工作大致包括以下几个主要环节(1)用高精度的磁力仪测定不同点的磁异常值，(2)将异常值整理和绘制成磁异常图；(3)测定和整理出各种岩、矿石的磁性，总结其磁性规律；(4)对全区的磁异常作数理且地质解释，得出地质结论。2.2.3电法勘探以地下介质的电性参数为根底，通过探测介质的电性垂数的差异来答复各种地质矿产资源、环境和工程、地质灾害方面的问题。探地雷达是用高频脉冲电磁波在介质中的传播规律来确定地下介质分布的一种方法。探地雷达优点及局限性设备轻便,携带方便GPR是无损探测技术与其它地球物理方法相比，数据采集速度非常快水平和垂直精度高图像比较直观探测深度和目标体的分辨能力依赖于土壤〔或地下介质〕特性.高导电率介质会使GPR方法无效〔如海水、盐碱地、金属矿、含水粘土层等〕.目标体和周围介质要有足够的电性差异〔介电常数和电阻率〕GPR数据的解释因人而异解释者的经验非常重要.GPR根本方法原理用电磁波穿透地下介质穿透深度取决于介质的介电常数和电导率记录反射时间速度一般在50-150m/µs孔中雷达

层析成像(钻孔雷达)地震勘探地震勘探：就是通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的情况，以查明地下的地质构造，为寻找油气田或其它勘探目的效劳的一种物探方法。地震勘探的根本环节主要包括三大局部：数据采集、数据处理和资料解释。整个过程是：人工产生地震波从震源点向下传播，遇到地下不同的地质界面时产生反射，然后传向地表；在地表用仪器测量到达地面的反射波并把它转换成电信号，经过放大、滤波、数字化记录在磁带上；记录的数据经过数字计算机的精细处理，生成地层构造的图像剖面；有经验的地质学家或地球物理学家可以对这些剖面进行解释，确定它们所代表的岩石类型和这些岩石里边是否含有有价值的资源。2.3地球化学勘探以地质学、地球化学为理论根底，以现代分析测试技术和计算技术为手段，对天然物质〔岩石、土壤、底沉积物、水、气、植物学〕进行系统取样分析，对分析数据进行处理，以求发现异常，同时研究异常与矿体的关系，进而找到矿床的一门学科。地球化学找矿、勘查地球化学，简称“化探”。化探的主要任务：发现异常，评价远景区，圈定找矿有利地段，寻找工业矿藏，特别是寻找隐伏矿体〔掩盖的矿，盲矿〕。二、元素在地壳中的分布与分配分布：元素的分布是在各种宇宙或地质体中整体的总含量〔分布量〕。区域性的平均含量，变化缓慢，不易觉察。分配：元素的分配是指元素，在各个宇宙体或地质体内部各局部或各段中的含量。局部的，区段性的的含量〔分配量〕，相对变化较显著。元素在地壳中的分布量克拉克值〔K〕=克拉克值差异极大：如Au为4×10-7%，Si为28.15%，相差亿倍常量元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H，占＞99%微量元素：＜1%浓度克拉克值=浓集系数=地球化学勘探的特点、分类1、特点①找隐伏矿②直接找矿③现代分析技术的应用2、化探方法分类岩石测量、土壤测量、水系沉积物测量，其它〔水、气、生物〕3、化探一般工作程序总的思路：由面到点，逐步缩小靶区异常查证：低级→高级，三级查证〔踏勘〕，二级〔详查〕一级〔工程、钻探〕2.3遥感技术矿产的形成、赋存及其分布，都受各种地质因素控制。其中，岩浆岩、构造、岩性〔围岩或含矿地层〕、地貌〔外生矿床〕是主要控矿因素，在遥感图像上一般都有显示。通过遥感解译以及遥感资料与常规地质、物化探的综合分析研究，揭示诸因素与矿化之间的关系，查明成矿地质条件及成矿规律，从而进行成矿预测，指出有利成矿的地段。2.3遥感技术遥感技术用于矿产资源勘查，作为一种新的找矿手段，其应用概括为以下几点：1.在某些研究程度较低地区，直接发现矿化现象和找矿标志，进而找到矿床。2.根据遥感图像解译资料，综合应用常规地质、物化探等资料，查明控矿地质条件，分析、研究成矿规律，进而确定找矿远景区。3.利用遥感资料及其研究成果，有效地对矿产资源进行规划与勘查决策，以及恰当地选择找矿方法。4.综合应用遥感数据、物化探数据和地质数据，采用数学地质方法进行成矿预测。找矿标志：指直接或间接指示矿产可能存在的地物或现象。在遥感图像上反映的主要有矿体露头、旧矿遗迹、围岩蚀变、植被以及土壤等。矿体露头矿体露头是一种特殊的地质体，包括原生矿体露头和矿体氧化露头及铁帽。当其出露面积较大且颜色和物理化学特征与围岩有较大的差异时，在较高分辨率遥感图像上可识别。〔一〕原生矿体露头指直接出露地表且未经氧化或氧化较弱的局部。典型的影像特征为：〔1〕具有与围岩不同的特殊颜色，如灰黑色的磁铁矿、锰矿、煤、沥青等；红色的赤铁矿；白色的大理岩、盐类矿产、含矿伟晶岩脉及石英岩脉等。〔2〕具有某种微地貌差异，例如铁矿层常因坚硬而呈长条状垅岗正地形；〔3〕锰矿层及煤层因其易于风化呈长条状负地形，走向与围岩层理一致。C1.下石炭统；D3.上泥盆统〔榴江组、五指山组含锰层〕；D2d.中泥盆统东岗岭组灰岩；βμ.辉绿岩体；1.背斜轴；2.向斜轴；3.倾没方向；4.倒转背斜；5.倒转向斜；6.断层；7.地质剖面线；8.锰矿层及露头；9.钻孔；10.坑道广西大新下雷锰矿床广西大新下雷锰矿床〔二〕矿体氧化露头及铁帽金属矿体氧化露头，特别是硫化物矿体氧化露头，通常显示各种鲜艳的色彩。铁帽是硫化物矿床的氧化露头，本身也是有价值的铁矿资源。不同类型硫化矿床所形成的铁帽颜色不同。多金属硫化物矿床所形成的铁帽多呈暗红色、栗色或棕色；以黄铁矿为主要成分的硫化物矿床，其铁帽多呈鲜艳砖红色或鲜红色。各类矿床铁帽铁帽的共同特点是颜色较深，多表现为深色调、外表粗糙的正地形。安徽铜陵铜官山铜矿铁帽现象湖南郴州市柿竹园钨多金属矿区围岩蚀变

植被标志在长期找矿实践中,人们发现一些多金属矿区的地表植被常发生变异(某些植物生长特别茂盛,分布特别集中,或植被发生病变),形成“植被异常(毒化)”。研究发现这种异常都是因为植物在生长过程中,通过根系吸收了过量的重金属导致的生物地球化学效应。山东招远金矿区植被异常山东招远金矿区植被异常2.4矿山采场条件探测2.4.1采区三维地震技术为综采工作面的布局、开拓设计与巷道布置提供精确细致的地质构造信息。三维地震勘探的主要地质任务有：〔1〕查明断距为5m以上的断层，控制煤层底板形态，〔2〕查明采取内主要煤层露头位置，〔3〕了解陷落柱等其他地质现象，〔4〕了解采区内主要煤层厚度变化趋势，〔5〕圈定采区内主要煤层受古河床、古隆起、岩浆岩等的侵入范围。2.4.2井中勘探与物探技术矿井下常用的地质勘探手段包括坑内钻勘探、中深孔或深孔凿岩设备勘探、坑道勘探。上述手段主要用于生产矿山探矿、水体探测以及构造探测等。〔1〕坑内钻勘探

坑道钻探是指在勘探坑道或生产坑道内进行的钻探工作，是地下采矿广泛采用的生产勘探手段，主要用于追索和圈定矿体深部延伸情况，寻找深部和旁侧的盲矿体，也可以多方向准确控制矿体的形态和内部结构以及探明影响开采的地质构造等。其钻进的深度一般为100m,150m、300m几种规格，钻杆在径一般为33～43mm。坑内钻勘探在矿山生产阶段的典型应用与施工布局图(a〕用坑内钻穿脉加密工程勘探；〔b〕用坑内钻探老窿并疏干积水(2〕中深孔或深孔凿岩设备勘探中深孔或深孔凿岩设备勘探是利用凿岩机进行勘探的一种方式。其优点是设备的装卸、搬运比坑内钻更为方便，而且作业条件也简单，特别是利用它在采场内进行生产勘探，其优越性更加显著。与坑内钻相比，其优点在于：更适合打各种向上孔，本钱更低，效率高1～2倍。许多情况可以实行探采结合，通过爆破用的炮眼孔取样，就可使此炮孔起到探矿的作用。缺点，即不适于打下向孔、所取样品不易鉴定岩性、岩层产状及地质构造等。当地质体之间成过渡关系时，不易划准界线。(3〕坑道勘探坑道勘探是指在地下通过挖掘坑道到达勘探的目的，生产矿山常利用该于段进行准确探矿。常用的坑道勘探可分为水平坑探〔平窿、石门、沿脉、穿脉〕、垂直坑探〔竖井〕和倾斜坑探〔斜井、天井、上山、下山〕3类。坑探的特点：〔1〕对于矿体的了解更全面，特别是对矿化现象此地质构造现象的观察均较钻探或探孔取样更为全面：〔2〕可及时掌握地质情况的变化，便于采取相应的措施，如改变掘进方向，以到达更准确地获得地质资料的目的。井中物探技术井中物探是在钻井中布设物探仪器，对钻井周围的地质情况进行勘探的地球物理探测技术。探测半径为几米至几十米。主要用于：〔1〕发现井旁或井底盲矿，确定其空间位置〔埋藏深度、距钻孔距离、相对于钻孔方位等〕;〔2〕评价井周的形态、产状、延伸等，用以指导钻井，合理布置钻孔原那么上，所有的地面物探方法均可山用于井中。口前己应用于生产的主要有3类：第一类是研究位场的方法，如井中视电阻率法、井中激发极化法、井中二分量磁测、井中重力测量法。第二类是研究电磁感应现象的方法，如井中低频电磁法、井中脉冲瞬变电磁法；第三类是研究弹性波或电磁波传播的方法，如井中地震、井中声波、井中无线电波透视法等。井中物探方法突出的优点是可以把场源或测量装置通过钻孔放入地下深处，使其接近深部探测对象，因此它发现深部隐伏矿的能力往往比地面物探方法要大。2.5矿体品位与储量矿量估算2.5.1矿体单元划分矿体品位与矿量估算是金属矿山资源开发的十分重要环节。一般应用地质统计学原理，在矿体三维建模过程中，需要将帮个研究区进行空间定位和单元划分，形成一系列体积相同的方块〔称为单元块〕，建立块段模型〔或块体模型〕。对每个单元块进行空间位置、岩性及品位估值，在此根底上进行品位等级划分，并对品位等级的单元块进行统计，计算矿量。图2-14矿体模型定位与单元划分〔a〕矿体模型定位〔b〕矿体模型单元划分2.5.2矿体品位估算样品数据点搜索方法进行矿体品位估算前，吕先要根据已有采样点的空间分布对无采样点区域进行行空间插值，获得无采样点的空间单元块的品位值。为了计算未知点的品位值，需要搜索和选择有效的采样点。样品数据点的搜索方法根据不同的需要分为平面搜索和空间搜索两种。平面数据搜索方法包括最近点搜索法、等分圆扇区搜索法和椭圆扇区搜索法。平面上呈各向同性特征的数据点，采用最近点搜索法或等分扇区搜索法。最近点数据搜索法(8个点〕四分圆搜索法〔每扇区1个点〕空间数据搜索空间数据搜索方法包括球体搜索法和椭球体搜索法。对于各向同性数据，来用球体搜索法。

这种方法是在以待仙块中心为球心，以各向同性数据的变程和为球半径所作的球体内进行搜索，数据搜索与平而方法一样，采用最近点搜索或扇区搜索；对于各向异性数据，采用椭球体搜索法。这种方法以估值块为中心，根据变异分析获得的变程来确定空间椭球体参数。椭球体内的数据搜索也采用最近点搜索法或扇区搜索法。2.品位估算方法确定了样品数据点之后，即可建立品位模型，对三维块段模型中每个单元块的品位作出估值。一般的估值方法有多边形法、距离幂反比法和克立恪法。

多边形法是指由每个钻孔与其相邻钻孔