综合物探技术在弓长岭铁矿采空区探测中的应用研究

摘要

在铁矿生产过程，随着铁矿层的被开采挖掘，地下会形成越来越多的采空区。采空区的垮塌会造成地面下沉、裂缝，毁坏耕地、建筑物等设施，破环生态环境，也给矿山生产带来了极大的安全隐患。故此有效而经济地利用物探方法对采空区域进行勘探和作出评价，并提出适宜的防治措施有着良好的经济效益和社会效益。近年来众多物探工作者对其进行了研究，取得了很多实用性的成果。
　　本论文从铁矿采空区的基本特征出发，首先对地震映像法的基本原理、野外布设和数据采集进行了阐述，对最佳偏移距的选择进行了试验分析;其次对高密度电阻率法的数据采集、野外布设和数据处理进行了详尽的阐述，内容主要包括极距的选择、电极布设、坏点剔除、正反演计算和建立模型等;接着对瞬变电磁法的常用装置进行了简述，从瞬变电磁法的基本原理出发，对瞬变电磁场的基本特征、瞬变电磁法的数据采集和处理进行了阐述，主要包括滤波处理、地形影响及校正、正反演计算和试验分析;最后结合工程实例进行验证，形成地震映像-高密度电阻率法-瞬变电磁法的组合解译法，对铁矿采空区进行探测，为指导今后矿山开拓计划的执行和地质灾害的预防提供依据。
　　本文通过对地震映像法、高密度电阻率法和瞬变电磁法原理的分析;介绍三种物探方法野外工作流程;然后对其进行试验;最后结合工程实例，对三种物探方法在采空区探测方面的应用进行了深入分析和初步探讨。得出以下结论:
　　1、通过对实例的分析，地震映像法确实存在一个最佳偏移距，最佳偏移距的大小与采空区的埋深、形态、围岩性质等因素有关，基于多次覆盖观测系统是解决最佳偏移距的有效方法。
　　2、不同地质条件下不同类型采空区存在时的地电场分布规律具有不同的特征。在围岩和夹石均存在的复杂地质条件下，各装置的空区的探测结果受到不同程度的影响，其中偶极装置的失真较大，温纳和单边三极装置受影响较小。
　　3、瞬变电磁法模型试验结果可知，在试验工作中有一个线圈匝数合理选择的问题。当进行浅部探测时，线圈匝数不易过多;当进行深部探测时，可增大发射匝数，但前提是观测信号未发生电磁振荡，需要在实际工作中试验确定。
　　4、地震映像法、高密度电阻率法适用于浅层空区探测、瞬变电磁法适用于中、深层空区探测。
　　5、在采空区探测中，地震映像法、瞬变电磁法与高密度电阻率法相比，横向分辨率相对较高，但纵向分辨率较低。
　　6、通过大量的野外工作和室内总结，提出了适用于弓长岭铁矿采空区探测的综合物探探测方法和综合异常分析解译方法，为本区的下一步采空区探测提供了理论和实际依据。也为其他地区的采空区探测提供参考和借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据及研究的意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 主要工作

第2章 矿区地质概况

2．1 区域地质

2．2 地层与岩石

2．2．1 地层

2．2．2 岩石

2．3 矿体地质特征

第3章 空区探测方法

3．1 弓长岭矿区区铁矿山采空区探测地球物理条件

3．1．1 主要岩矿石的电阻率特征

3．1．2 铁矿采空区的地球物理特征

3．2 浅层地震映像法

3．2．1 地震映像法原理

3．2．2 各种波在地震映像波形图上的反映

3．2．3 不同地质体上的地震映像异常特征

3．3 高密度电阻率法

3．3．1 高密度电阻率法采集工作原理

3．3．2 高密度电阻率法的装置类型

3．3．3 高密度电阻率法仪器的类型及所用的软件

3．3．4 最小二乘反演法

3．4 瞬变电磁法

3．4．1 瞬变电磁法的简介

3．4．2 瞬变电磁测深法的基本理论

3．4．3 本次探测使用设备简介

第4章 数据处理及试验研究

4．1 瞬变电磁工作方法及数据处理

4．1．1 TEM仪器及参数

4．1．2 野外数据采集

4．1．3 室内数据处理

4．1．4 试验研究

4．2 地震映像法工作方法及数据处理

4．2．1 仪器设备简介

4．2．2 野外数据采集

4．2．3 室内数据处理

4．2．4 最佳偏移距的选择试验

4．3 高密度电阻率法工作方法及数据处理

4．3．1 仪器设备简介

4．3．2 野外数据采集及野外工作方法

4．3．3 室内数据处理

4．3．4 复杂地质条件下采空区地电模型

第5章 弓长岭铁矿采空区探测实例分析

5．1 工区概况

5．2 采空区地球物理特征

5．3 数据采集与解译

5．3．1 弓长岭露天铁矿大砬子采区采空区探测

5．3．2 弓长岭露天铁矿独木采区采空区探测

5．3．3 弓长岭露天铁矿何家采区采空区探测

第6章 结论

参考文献

致谢

附图