鞍本地区铁矿山采空区探测研究

论文摘要

近年来,随着我国经济的快速发展,铁矿石的需求量不断上升,地表铁矿石开采量已不能满足经济发展的需求,采矿活动不断向地下深部发展,且开采规模越来越大。鞍本地区作为我国主要的铁矿石生产基地之一,存在着大量的地下采矿工程,加之该区铁矿开采历史较长,尤其是日伪时期的掠夺式开采以及近年来周围民营矿山的不规范开采活动,在许多新老矿区形成了众多规模不一、分布无序的地下采空区。大量采空区的存在引起了地裂、地陷、滑坡等地质灾害的频繁发生,这不仅严重影响了采矿等生产活动的正常进行,还对生产人员的安全造成严重的威胁,给矿山造成不可估量的损失。本文以采空区和不同岩矿体之间的电性差异为基础,利用高密度电阻率法对鞍本地区铁矿山采空区探测进行研究,建立相关的地电模型,为空区的精确探测提供可靠的理论基础,有力的保障了生产活动和人员安全。本文对鞍本地区的区域地质情况和主要铁矿区矿床地质特征进行了分析,总结了铁矿床主要造岩矿物的电性特征,并利用露头法对矿区内主要的岩矿体电阻率值进行了测定。在此基础上,分别建立了不同地质条件下温纳、偶极和单边三极三种常用装置对采空区的正反演地电模型,模拟了各种地质条件下不同类型采空区存在时地电场的分布规律,详细研究了各类空区在不同地电断面中的反映和识别标志,探讨了不同地质体的存在对空区异常反映效果的影响。为消除地质背景对空区反映能力的影响,本文设定了K比值参数,建立了K比值参数模型,探讨了弱异常采空区的识别方法。并以此为基础设计了H比值参数,建立了K—H比值参数模型,克服了低阻采空区垂直方向分布范围难以有效反映的问题。最后,利用空区探测模型中总结的地电场分布规律,对弓长岭地区一矿区的采空区进行了探测,并利用工程钻探对空区解译的结果进行了验证。结果表明,采空区地电模型对该区地电场的分布规律模拟较为准确,可用来对区内的采空区范围进行精确的探测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 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
• 1.2.1 国内外采空区探测技术研究现状
• 1.2.2 高密度电阻率法研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 鞍本地区地质概况
• 2.1 鞍本地区区域地质概况
• 2.1.1 区域地层概况
• 2.1.2 区域构造概况
• 2.1.3 区域岩浆岩概况
• 2.2 鞍本地区主要铁矿区地质特征
• 2.2.1 弓长岭矿区
• 2.2.2 鞍山矿区
• 2.2.3 南芬矿区
• 第3章 高密度电阻率法采空区探测原理
• 3.1 高密度电阻率法工作原理
• 3.1.1 高密度电阻率法基本原理
• 3.1.2 高密度电阻率法工作装置
• 3.2 高密度电阻率法数据解译原理
• 3.2.1 高密度电阻率正演模拟原理
• 3.2.2 最小二乘反演原理
• 3.3 鞍本地区铁矿山采空区探测地球物理条件
• 3.3.1 主要岩矿石的电阻率特征
• 3.3.2 主要岩矿体的电阻率特征
• 第4章 鞍本地区铁矿山采空区模型建立
• 4.1 采空区主要特征
• 4.2 模型参数选择
• 4.3 矿体中空区地电模型建立
• 4.3.1 铁矿体地电模型
• 4.3.2 矿体中单空区地电模型
• 4.3.3 铁矿体中双空区地电模型
• 4.4 围岩存在时空区地电模型建立
• 4.4.1 围岩存在时铁矿体地电模型
• 4.4.2 围岩存在时单空区地电模型
• 4.4.3 围岩存在时双空区地电模型
• 4.5 复杂地质条件下空区地电模型
• 4.5.1 复杂地质条件下矿体地电模型
• 4.5.2 复杂地质条件下单空区地电模型
• 4.5.3 复杂地质条件下双空区地电模型
• 4.6 提高空区探测精度的方法研究
• 4.6.1 弱异常空区的识别
• 4.6.2 低阻空区底板深度的识别
• 第5章 鞍本地区铁矿山采空区探测实例分析
• 5.1 工区概况
• 5.2 工区地质和地球物理特征
• 5.3 数据采集与解译
• 5.4 探测结果及验证
• 第6章 结论
• 参考文献
• 附图
• 结束语