[發明專利]一種磁鐵礦采空區地球物理判定方法和裝置

在審

• 申請號: 201510874403.3
• 申請日: 2015-12-04
• 公開（公告）號: CN105510981A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 薛國強;侯東洋;底青云;鐘華森;田忠斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V3/10
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 馬敬;項京

技術領域

本發明涉及金屬礦與地球物理勘探領域，具體涉及一種磁鐵礦采空區地球物理判定方法和裝置。

背景技術

磁鐵礦是我國國民經濟建設最重要的礦產資源之一。磁鐵礦的主要成分為Fe₃O₄，集合體為致密塊狀或粒狀。顏色為鐵黑色，條痕呈黑色，金屬光澤或半金屬光澤，不透明。含鐵量為72.4％，是最重要的鐵礦石。磁鐵礦分布廣，有多種成因，有巖漿成因礦床、與火山作用有關的礦漿直接形成的鐵礦、接觸變質形成的鐵礦、含鐵沉積巖層經區域變質作用形成的鐵礦等。華北陸塊是中國最大的陸塊，也是地質歷史演化最久，發育較為齊全，構造巖漿活動極為復雜的地區。其主要為火山沉積變質型鐵礦床。是我國重要鐵礦資源的分布區，鐵礦石主要開采區，也是我國鋼鐵工業的重要分布區。

隨著鐵礦資源的大規模開采利用，產生了許多不良的生態環境效應。鐵礦采空區致使礦山開采條件惡化，引起礦柱變形，巷道維護困難，地表坍塌，有的礦區出現了大面積的地面沉陷，產生了地表裂縫。給礦區的安全生產和居民生活造成嚴重威脅。特別是采空區突然垮塌的高速氣流和沖擊波造成的人員傷亡和設備破壞，這些都給礦山安全生產構成嚴重威脅，并造成環境惡化、礦產資源嚴重浪費。采空區的分布不明還會為鐵路的修建埋下巨大的隱患，并且會對以后鐵路的安全運營產生巨大的不利影響。對于鐵礦采空區進行地球物理勘探十分必要。

目前，用于采空區探測的地球物理方法主要有電法勘探、地震勘探、核磁共振、重力勘探、磁法勘探以及地球物理計算機層析成像、遙感技術等。2007年，王俊茹、張吉恒等采用瞬變電磁法對青島至蘭州高速公路采空區進行勘察取得了良好的效果；徐白山等應用地震波法對礦山采空區進行了探測，取得不錯的效果。河南有色金屬第七地質大隊薛金芳等人運用高密度電法在煤礦采空區進行了探測，證明高密度電法探測采空區更為精確，但探測深度相對較淺(100米以內)且觀測結果受地下游離電流的影響。2005年河北地球物理勘察院彭朝輝，張家奇等使用高精度磁測，電阻率剖面法和激發極化法對冀東式沉積變質型鐵礦采空區進行了常規地球物理勘探工作，指出了鐵礦采空區的激發極化特征和磁性特征，并根據磁性異常的位置結合高極化率異常和電阻率異常推斷了采空區的位置，但異常中心的對應不是很理想；李書華，張福祥等使用高精度磁測，大地電磁層析法對萊蕪鐵礦矽卡巖型鐵礦采空區進行了綜合地球物理勘探，指出了高精度磁測在鐵礦采空區勘探中的重要作用。上述工作都不同程度地取得了一些地質效果，但對于磁鐵礦采空區物探工作的有效性、方法技術體系和能解決地質問題的認識等還有待于進一步提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何判定磁鐵礦采空區，本發明提供一種磁鐵礦采空區地球物理判定方法和裝置，采用高精度磁測與瞬變電磁法相結合，實現對于鐵礦采空區的分布的確定。

為了實現上述發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種磁鐵礦采空區地球物理判定方法，包括：

確定待估區中的高磁異常區域；

圈定出待估區高磁異常區域中的低磁響應范圍，確定待估區初始采空區位置；

利用磁鐵礦采空區與圍巖的電性差異，對待估區瞬變電磁視電阻率斷面圖特征進行區分，確定待估區磁鐵礦采空區位置。

優選地，確定待估區中的高磁異常區域包括：

在待估區采用磁測進行勘探，獲得磁異常數據，根據磁異常數據確定高磁異常區域。

優選地，利用磁鐵礦采空區與圍巖的電性差異，對待估區瞬變電磁視電阻率斷面圖特征進行區分，確定待估區磁鐵礦采空區位置包括：

在待估區采用瞬變電磁測深方法進行探測，形成瞬變電磁視電阻率斷面圖；

在所述電阻率斷面圖上，把電阻率值異常區域確定為磁鐵礦采空區位置。

優選地，在所述電阻率斷面圖上，把電阻率值異常區域確定為磁鐵礦采空區位置包括：

磁鐵礦采空區圍巖電阻率值表現為低電阻特性，磁鐵礦采空區電阻率值表現為高電阻特性；磁鐵礦采空區充水區電阻率值表現為極低電阻特性；

根據所述電阻率斷面圖的等值線分布，確定磁鐵礦采空區位置。

為解決上述技術問題，本發明還提供一種磁鐵礦采空區地球物理判定裝置，包括：

磁法勘探模塊，用于確定待估區中的高磁異常區域；

初始信息模塊，用于圈定出待估區高磁異常區域中的低磁響應范圍，確定待估區初始采空區位置；