基于无人机技术的露天矿山越界开采监测与评估方法

高效快速评估露天矿山越界开采对开展矿产卫片执法检查和推进严格保护矿产资源策略、推动区域高质量发展具有重要意义。基于无人机飞行技术、传感器技术、通信技术和影像处理技术,结合卫星遥感、地理信息系统应用,采集无人机航测数据与飞控系统数据,快速获取了疑似违法矿山二维场景图像(SIM),动态飞行展示矿区全貌和精细地物;进一步建立了矿山三维数字高程模型(DEM),定性研判违法类型与性质;针对需求建立了矿山的三维数字表面模型(DSM),定量估算违法采矿资源量;利用四维数字表面模型(DSM),查明矿山历史时期的违法过程,测算违法开采的资源量。无人机航测技术实现区域矿产资源开发秩序的快速监测和精细评估,为矿产资源的卫片执法检查工作提供理论支撑和决策依据。在江南某地进行试验的实例表明,基于无人机技术的露天矿山越界开采监测与评估方法技术具有时效性强、操作便捷、精细高效等优势,在支撑服务自然资源领域的卫片执法检查工作方面可以更加广泛地应用。

HSP超前探测技术在煤矿TBM掘进巷道中的应用研究

随着全断面掘进机TBM(Tunnel Boring Machine)逐渐应用于煤矿岩巷掘进,对不良地质构造进行超前准确快速预测的需求日益迫切。通过对主动源地震波超前探测方法的特点和TBM破岩震源超前探测技术的适用性进行分析,结合煤矿巷道地质和生产条件,提出了适用于煤矿巷道TBM掘进的HSP超前探测方法。以河南平顶山首山一矿TBM掘进底板瓦斯治理巷道为工程背景,选用防爆硬件一体化设计的探测仪器在煤矿巷道中进行应用。构建了空间型观测方式对煤矿巷道近水平煤线进行探测,优化了双护盾TBM掘进巷道狭小空间检波器阵列式布置参数;基于时频分析、互相关干涉处理、反射与散射联合反演等方法处理原始信号并进行探测结果成像。研究表明:采用空间型观测方式可实现与巷道小角度斜交煤线的识别,设计震源与首检波器间距离为15 m时最优。通过时频分析提取有效信号,利用互相关干涉法获取虚拟震源道和反射特征曲线,并结合反射与散射联合反演成像得到探测区域地层反射能量分布图,能够较准确地推测得到围岩存在的不良地质构造。通过比较现场开挖揭露情况与探测结果发现两者吻合度较高,表明HSP超前探测方法可实现掘进工作面前方100 m范围内超前无损地质预测,有助于提高煤矿岩巷TBM掘进速度。

黔北—滇东二叠纪锰矿主要成矿规律与成矿区带划分

这是一篇地球科学领域的论文。锰矿为我国十分紧缺的战略矿产之一。黔北-滇东地区是我国二叠纪锰矿最典型的分布区,在全球晚古生代也较为少见,该区锰矿资源丰富,找矿潜力巨大,称为“遵义式锰矿”。研究表明,该区锰矿产于二叠纪茅口晚期,分布严格受黔北裂谷盆地控制,锰矿在地堑盆地中心喷溢沉积成矿,在地垒区则无锰矿分布,矿体空间展布方向与盆地展布方向基本一致。其中,黔北遵义-黔西地区锰矿在空间上分布于盆地相区,并可分为中心相、过渡相、边缘相等三个锰矿相带,进一步指示了锰矿具体成矿位置,显示了锰矿受盆地中心控制非常明显的特点。在划分的遵义-宣威锰矿成矿带的基础上,详细划分出遵义-黔西锰矿成矿亚带中深溪—八里、龙坪—兴隆、团溪—尚稽、黔西4个锰矿矿集区,以及水城-宣威锰矿成矿亚带中水城—纳雍、格学2个锰矿矿集区。该研究成果对寻找黔北—滇东二叠纪隐伏锰矿床,开展成矿预测,具有重要的意义。

旬阳铅锌矿带地质环境问题现状及治理对策

旬阳铅锌矿带铅锌矿资源多年粗放式开发,导致地质环境问题逐步显现,主要表现为由采矿活动引发的地质环境污染、矿山土地资源损毁及矿山地质灾害隐患等。对旬阳铅锌矿带环境问题现状进行了详细分析和总结,并提出相应的地质环境治理对策。

水力渗透型煤矿采空区三维音频大地电磁快速解译

煤矿采空区或回采阶段工作面常面临水力渗透威胁,如何快速有效且低成本地预判水力渗透成为难题。提出并系统论述了一种面向水力渗透型采空区的音频大地电磁三维反演及快速解译方案。通过设计采空区理论地电模型,探讨采空区电阻率三维反演可行性。实测数据反演解释结果揭示:采空区巷道顶板区域存在明显低阻分布,部分工作面存在顶板裂隙导水造成的富水低阻区域,局部垮落带与上覆含水层明显连通。为可疑透水位置定位、水位和涌水量监测,以及后续开采规划制订提供了参考。从理论和实证角度,为音频大地电磁法的采空区富水状态分析和动态监控应用提供了新思路,相关方法能够有效提高水力渗透型采空区的解译效果。

高光谱遥感技术在矿山地质环境调查中的应用

矿山地质环境受矿产资源开采活动的影响而产生剧烈变化,直接或间接影响了生态环境的可持续发展。近年来,高光谱遥感技术因其具备高光谱分辨率、空间信息与光谱信息合一的优势,解决了传统遥感技术仅能识别大致地物的问题,被广泛应用于矿山地质环境研究与监测。在梳理相关文献的基础上,介绍了高光谱遥感技术原理及发展现状,归纳了高光谱遥感技术在矿区植被、矿区水体、矿区土壤和矿区大气等方面的应用与监测;对矿区高光谱发展前景进行展望,认为未来随着遥感技术的发展对矿山地质环境的监测将逐渐有序化、长期化。

基于静力水准的采空区地表变形监测及误差分析

目前,采空区上方的地表沉降变形监测主要采用人工水准仪测量,该方法效率低、成本高、周期长,且无法实现自动化实时监测。为解决上述问题,引入静力水准自动化监测技术,在分析静力水准自动化监测工作原理及监测系统构成的基础上,对其可靠性、误差来源及消除方法进行了深入探讨,最后结合条带采空区上方地表监测实例从监测方案、测点布置、数据分析等多个角度进行了系统研究。研究结果表明:该技术能够满足条带采空区上方地表沉降变形自动化监测的要求,可为相关监测工作提供技术支撑。

基于模拟法矿区贯通误差预计的可视化研究

矿山测量中的贯通误差预计工作,是利用最小二乘准则与误差传播律进行误差最大限度估算,常绘制二维平面图对贯通误差的累积过程进行表达。为探讨矿区贯通误差预计工作的新方式,尝试在模拟法贯通误差预计的基础上,通过Web三维引擎进行贯通误差预计图的三维可视化表达。利用3D绘图协议WebGL、JavaScript以及HTML设计建模,综合实现设计坐标的随机值模拟、点位与相对误差椭圆生成、三维巷道及设计导线生成等工作,同时利用three.js库将设计信息融合进而实现人机交互。在三交一号矿井贯通工程中,针对此模型进行了可行性分析并结合Spring框架开发应用系统,结果表明:目标贯通处的误差预计大小为99.8 mm,满足贯通允许偏差,且符合并能反映出误差累积的规律和大小,通过进一步的场景渲染与系统的前后端设计,可为矿区贯通误差预计工作的开展提供Web三维服务。

全球铝土矿资源分布特征、勘查开发格局及展望

铝用途非常广泛,是关乎中国经济社会快速发展的重要基础性原材料之一。全球铝土矿资源丰富,但大部分储量和产量高度集中于少数国家;中国铝土矿储量虽居世界前列,但世界占比仅为2.37%;中国是全球最大的铝土矿消费国,而国内铝土矿产量远不及需求,绝大部分依赖进口,对外依存度较高。为保障铝土矿资源的安全稳定供应,开展全球铝土矿资源的分布特征和勘查开发格局研究,对中国有效布局境外优质铝土矿资源的勘查开发合作和矿业投资具有重要意义。研究结果表明:①全球80%以上的铝土矿储量集中于几内亚、澳大利亚、巴西等9个国家;②亚洲和中国是全球大型-超大型铝土矿床数量最多的地区和国家;③拉丁美洲铝土矿勘查开发程度相对较高,大洋洲、非洲勘查开发程度相对较低;④近十年全球勘查新发现的重要铝土矿床主要分布在澳大利亚和几内亚;⑤全球铝土矿勘查热点国家主要为澳大利亚、几内亚和喀麦隆,全球铝土矿勘查增量也主要来自这三个国家;⑥澳大利亚、几内亚、中国等三国为全球贡献了70%的铝土矿年产量,全球前十大铝土矿矿业公司贡献了近40%的铝土矿年产量;⑦几内亚、澳大利亚、印度尼西亚等三国是全球主要的铝土矿出口国,中国是全球最大的铝土矿进口国;⑧全球铝土矿矿业并购较少,且高度集中于澳大利亚、牙买加两国。展望未来,全球铝土矿勘查找矿潜力和开发潜力巨大,全球铝土矿产量与需求量可能会持续上升,中国将持续为世界最大的铝土矿、原铝、精炼铝消费国。

西藏多龙斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿集区地质特征及找矿潜力分析

本文在总结多龙矿集区地质特征的基础上,开展了矿山深边部的潜力分析,以期为下一步的找矿预测提供勘查思路。多龙斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿集区位于西藏班公湖-怒江成矿带的北西侧,主要由铁格隆南超大型斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿床,拿若大型斑岩-隐爆角砾岩筒型铜(金)矿床,多不杂、波龙、多不杂西大型斑岩型铜(金)矿床,尕尔勤、地堡那木岗高硫化浅成低温热液型铜(金)矿点组成,共探获铜资源量超过1500万t,伴生金超250 t,伴生银3900 t。多龙矿集区形成于早白垩世(120 Ma)班公湖-怒江洋盆北向俯冲的陆缘弧环境,物质源区为壳幔混合源,成矿岩浆岩主要为中酸性的闪长玢岩-花岗闪长斑岩-花岗斑岩系列,具有弧岩浆特征。俯冲板片的折返是多龙矿集区深部岩浆形成和侵位的主要动力学机制,成矿后安山质火山岩(110 Ma)的覆盖对矿床起到重要的保存作用。多不杂矿区F2逆断层将矿体分割成上、下两部分,下部分矿体是找矿的重点方向。铁格隆南矿区深钻揭露了由南向北的逆冲断层,该逆冲断层将矿体错断并推覆到“红层”沉积之上,其下盘是寻找另一半隐伏矿体的方向。尕尔勤矿区大面积发育指示浅成低温热液成矿系统的“硅帽”,明显富集Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu等元素,Au、As、Sb、Hg等呈现较好的元素组合异常,具有寻找浅成低温热液型矿床的潜力。地堡那木岗矿区发育高硫化浅成低温热液型蚀变(高岭石化、地开石化、明矾石化等)和矿物组合(铜蓝、蓝辉铜矿、斑铜矿等),且物探、化探、遥感异常套合良好,是未来矿产勘查的重点。区内逆冲断层对矿床的改造作用是未来研究的重点,对进一步的勘查评价具有重要的指导意义。

太行山区阜平县温泉水化学特征及成因分析

河北省阜平县位于太行山腹地,温泉出露于变质岩地层和变质核杂岩构造区,开展温泉水化学及成因分析,对于变质岩区隆起山地型地热资源的勘查开发具有一定的指导意义。本文基于阜平县自然地理及区域地热地质背景,采用野外调查及采样测试等手段,综合运用水化学及稳定同位素等方法明确了温泉水化学特征和主要离子物质来源,初步推测了温泉的补给来源、深部热源等。阜平县温泉水质总体呈弱碱性,变质岩区温泉水化学类型为SO_(4)^(-)Na型,碳酸盐岩区为HCO_(3)^(-)Ca·Mg型,水化学演化以风化溶解作用为主导,阳离子交换作用为辅。温泉流体中的SO4^(2+)、Na^(+)主要来自硫化物和硅酸盐溶解,HCO_(3)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来自碳酸盐溶解。研究区温泉的补给水源为大气降水,并具有轻微的18O漂移现象,补给高程为1500~2600m,推测补给区位于研究区西北部变质岩区和东北部的碳酸盐岩区;研究区温泉样品均达石英理论平衡溶解线,估算热储温度56.46~133.71℃,循环深度2213.0~8092.3m;研究区温泉热源主要来自深部幔枝构造、低速高导层及构造热,韧性剪切带和深大断裂作为传热通道,地表热显示主要受控于断裂构造。研究区地热资源属于深循环可再生能源,热储温度达中高温标准,可进一步开展深部地热资源的勘查开发工作,促进当地经济绿色可持续发展,助力阜平县乡村建设。

地下工程竖井定向连接四边形法最优图形分析

为了提高地下工程竖井定向精度,阐释了连接四边形法竖井定向方法,用一个角和一条边为参数确定对称四边形,构建了连接四边形严密平差模型,采用间接平差进行网形精度评估。编写程序遍历条件角和条件边计算定向边精度,绘制等值线,定量分析连接四边形法最优图形。该研究对于地下工程竖井定向具有实际应用价值。

深部矿井覆岩沉积环境–力学特性及冲击地压风险判识

【目的】灾害风险判识和预测是控制和治理灾害的前提,工程地质环境是冲击地压等矿井动力灾害最基本的孕灾条件,其沉积成因机制研究对冲击地压风险预测具有重要意义。【方法】以陕西彬长矿区高家堡煤矿为研究对象,分析不同沉积微相下岩体工程地质特性,探究不同沉积环境岩石变形破坏特征及岩体能量释放规律。【结果和结论】结果表明:沉积环境的差异导致岩石岩性和微观结构的差异,岩石加载破坏中能量演化过程大致分为3个阶段,分别为:能量耗散波动阶段、能量耗散平稳阶段、能量耗散阶段。沉积微相的差异导致岩石在能量耗散阶段能量占比变化具有显著差异,河道沉积的细砂岩、中砂岩以及心滩沉积的粗砂岩岩石破坏时能量占比变化较高,在27%以上,而泛滥平原沉积的泥岩岩石破坏时能量占比变化较小,为14%。在此基础上,以沉积微相、煤层厚度、煤层埋藏深度、顶板岩层厚度特征参数、顶板坚硬岩层厚度及其与煤层的间距、岩体质量评估参数、地质构造容量维、侧压系数和弹性能等工程地质环境因素,采用机器学习算法,构建冲击地压风险非线性判识模型。采用BP神经网络、支持向量机(SVM)、决策树(DT)和袋装树(Bag-ging)等4种机器学习算法进行了对比,各机器学习算法准确率,宏F1分数以及ROC曲线下面积AUC值均在0.7以上,表明各模型准确度高且稳定性较好。其中,Bagging模型性能最优,表明采用工程地质环境因素能够准确、有效地进行冲击地压风险判识和预测,能够为相似地质条件和开采条件的矿井冲击地压危险性评价提供借鉴,为煤矿防冲卸压设计提供指导和依据。

西山煤田岩溶陷落柱柱壁角特征研究及其意义

【意义】随着采掘向深部延伸,岩溶陷落柱已成为华北煤田矿井开采最隐蔽的致灾地质因素之一。柱壁角是描述陷落柱形态特征的重要指标之一。【方法和结果】以西山煤田上下煤层综采均切割过的265个岩溶陷落柱为数据源,通过分区、统计、函数构建、地质类比,挖掘西山煤田岩溶陷落柱柱壁角中蕴藏的地质信息,获得如下认识:(1)西山煤田陷落柱平均柱壁角为84.29°,超50%的陷落柱柱壁角在85°~90°,平均柱壁角自西北到东南逐渐增大,从82.05°增大到87.57°。(2)西山煤田陷落柱柱壁角与8号煤层揭露的陷落柱面积成反比,依据柱壁角与陷落柱面积大小关系,陷落柱划分为:充分塌陷陷落柱(90°~85°)、次充分塌陷陷落柱(<85°~81°)、不充分塌陷陷落柱(<81°);对应的2号煤层陷落柱面积分别为<556、556~1 700、>1 700 m^(2),等效半径为<13.3、13.3~23.3、>23.3 m;对应的8号煤层陷落柱面积分别为<1 250、1 250~2 750、>2 750 m^(2),半径分别为<20、20~30、>30 m。充分塌陷陷落柱一般发育有柱顶空腔,柱体结构较为松散,可导通顶板裂隙水与柱顶空腔水,以及底板承压奥灰水,是西山煤田导水陷落柱的一种重要类型。【结论】类比地质历史时期降雨量结果显示,具有“北柱南相”的西山煤田岩溶陷落柱,可能形成于气候湿热的古近纪渐新世时期,强烈的岩溶作用吸收了大气中的CO_(2),并锁定在沉积区,可能是导致全球大气CO_(2)含量急剧降低的重要原因。

贵州水银洞金矿床成矿规律与找矿预测模型

水银洞金矿床是黔西南地区超大型金矿床之一,由于多年的开采和生产规模的扩大,保有资源量越来越少,亟须综合研究成矿规律和分析成矿潜力。在综合分析以往资料基础上,结合野外调查,认为水银洞金矿床成矿地质体为深部隐伏岩浆岩体,成矿构造为灰家堡背斜与其两侧的逆冲断裂,成矿结构面为浅部三叠系地层裂隙面、龙潭组地层层间裂隙面和切层裂隙面、龙潭组地层与茅口组地层不整合接触面,成矿具有明显垂向分带特征。结合地球物理和地球化学信息构建找矿预测模型,圈定5处找矿潜力区,即控制边界区(包括已知矿体或矿权边界的北部和南部)、新矿化样式/新矿种找矿区(簸箕田矿段以东地区)、新类型/新空间找矿区(水银洞矿权范围隆起区的深部)、新找矿方向区(矿区西南部背斜,如矮煤洞背斜)和探索找矿区(灰家堡背斜水银洞矿权边界以西至回龙断裂之间的区域),为进一步找矿预测提供了参考。

瞬变电磁法在煤矿灾害勘察评价的应用案例分析

为进一步明确某现状矿区内易发生地下水危害的区域,采用瞬变电磁法对煤矿地下环境进行勘察,勘察结果表明矿区内可能存在一含水构造带,该构造带纵向基本贯穿标高550~-200 m,可能会对采空区或者巷道的开发使用带来危害。此外在瞬变电磁法对矿区进行勘察时,采空区往往表现为低阻包围着的中高阻特征,而含水裂隙往往表现为低阻特征。本文研究内容对于指导后续矿产资源的开发具有一定指导意义。

全球锂铍铌钽矿产资源勘探开发新进展

这是一篇矿业工程领域的论文。锂铍铌钽,既是重要紧缺性稀有金属,也是新兴战略性产业的关键矿产,在成矿规律和勘探开发领域既有共性也有个性并有新的发展。本文力求尽量全面和准确地衡量和评价锂铍铌钽全球资源量和储量数据,及时反映勘探开发新形势和技术新进展。花岗伟晶岩多旋回成矿理论获得重要勘探突破,南美盐湖锂矿技术产量双释放临近,粘土岩和地热卤水提锂增储潜力巨大,碱性-过碱性火山成因-伟晶岩侵入型铌钽成矿在美洲和青藏地区研究深入,中国锂铍矿勘探获重大系列突破,鄂西北铌钽稀土等资源基地建设或可借鉴北美Nechalacho铌钽稀土矿床的勘探和开发经验。本文基于锂铍铌钽矿床和典型案例剖析,提出多期热事件多旋回岩浆分异出熔可能是大型-特大型矿床的关键条件。

工作面内地质异常无线电磁波透视规律研究

为了掌握煤(岩)层及地质异常体对电磁波透视的影响规律,采用三维数值模拟方法,研究全空间条件下环形天线发射电磁波在煤(岩)层中传播时,遇到不同地质异常体(断层、陷落柱)时的传播特征。结果表明:异常体充填空气较多时,电磁波损耗小,磁场强度等值线外凸;若异常体充填水较多时,电磁波能量损耗较大,曲线内凹;充填其他介质时,电磁波损耗介于两者之间,可通过实测场强曲线、等值线变化,判断异常区电性特征。异常体形态和规模不同,磁场强度分布也不相同;异常区为圆形或似圆形时,磁场强度在异常体内产生畸变,远离异常体后逐渐恢复正常分布,识别较为困难;故异常体直径越小,离接收点越远,识别越困难;当异常区为条状断层分布时,断层走向与巷道交角越小,受影响的测点较多,识别较容易;若断层走向与巷道交角变大,受影响的测点变少,则识别较困难,据此可大致判断断层走向。正常情况下,场强曲线呈左右对称的抛物线形态,中间大、两侧递减;异常体所处位置、形态及充填物质不同,曲线形态亦不相同;当异常体规模较大时,曲线呈对称或不对称的“M”形。因此,在数据处理初期,由于场强曲线获取较快,可以通过识别曲线形态初步定性判别异常体的某些特性,但无法准确定位射线上不同区段的异常特征,可进一步结合层析成像分析,得到正确合理的认识。

东秦岭钼多金属成矿带夜长坪斑岩-矽卡岩型钼钨矿床磁铁矿成因类型与指示意义

夜长坪超大型斑岩-矽卡岩型钼钨矿床位于东秦岭钼多金属成矿带,保存了完整的矽卡岩形成演化及成矿作用的重要信息。通过详细的野外地质调查及镜下鉴定,将夜长坪钼钨矿床中的磁铁矿划分为3种类型:晚矽卡岩阶段形成以他型粒状或以聚合体形式与黑云母、绢云母、黏土等矿物共生的Mt1型磁铁矿;氧化物阶段形成半自形至自形与石榴子石、透闪石、阳起石等矿物共生的Mt2型磁铁矿;呈稠密浸染状与辉钼矿等硫化物共生,或产出在石英多金属硫化物脉中的Mt3型磁铁矿。电子探针及LA-ICP-MS原位测试分析结果显示:Mt1~Mt3型磁铁矿FeO平均含量逐渐升高,Mt1型磁铁矿富Si、Mg、Na等元素,具有最高的V、Cr、Ti、Al和Mo含量。Mt2型磁铁矿Ti元素含量明显降低,Si含量略有下降,具有最高含量的Mg和Mn。Mt3型磁铁矿中Ti、Si、Na、Ca元素含量均最低。磁铁矿元素变化特征显示,Fe元素易被Si、Ca、Al等元素替换;随磁铁矿的结晶,成矿流体中逐渐富集Mo等成矿元素。磁铁矿成因判别图解显示,Mt1型磁铁矿与另外2种磁铁矿形成物质来源略有不同,Mt1型磁铁矿更偏向于岩浆热液成因,Mt2型磁铁矿和Mt3型磁铁矿则更偏向于变质热液成因,随着Mt2型磁铁矿的形成,赋矿围岩参与成矿的程度逐渐增强。从早期较高温的Mt1型磁铁矿至晚期较低温的Mt3型磁铁矿,V和Ti具有较为明显的正相关关系;流体-岩石作用程度判别图解显示交代作用逐渐增强。因此,在夜长坪钼钨矿床氧逸度的变化和流体-岩石作用程度的逐渐增强是控制成矿的主要因素。

现代测绘技术在矿山地质测绘中的应用探究

随着科技的飞速发展,不断转型升级测绘技术,其中以现代化的地矿勘探技术最具代表性。在矿山地质测绘阶段,现代化的测绘技术发挥着重要的作用。在进行矿山地质测绘的实践过程中,工作人员可以结合现代测绘技术和各种测绘设备,详细测量和绘制矿山地形地貌,为矿山开挖提供准确的数据。本文主要分析了现代测绘技术在矿山地质测绘中的应用,提出针对性的应用对策,提高矿山地质测绘设计水平,顺利开展相关工作,保障整体工作质量和安全性。