拉格斯特-隆贝格重力仪在煤田勘探上的应用.pdf

《拉格斯特-隆贝格重力仪在煤田勘探上的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第33卷第5期长春师范大学学报(自然科学版)2014年10月Vol-33No．5JournalofChangchunNormalUniversity(NaturalScience)0ct．2014拉格斯特一隆贝格重力仪在煤田勘探上的应用周福恩(吉林师范大学计算机学院，吉林四平136000)[摘要]根据煤田与围岩存在密度差，会引起重力异常的实际情况，本文采用重力法进行煤田勘探，首先分析了重力勘探的可行性，然后在介绍了拉格斯特重力仪工作原理和技术指标的基础上，使用拉格斯特重力仪进行了煤田勘探，研究了煤田重力勘测的工作过程以及

2、对重力异常的校正。[关键词]重力勘探；重力异常；格值；标定[中图分类号]P631[文献标识码]A[文章编号]2095—7602(2014)05—0013—04煤炭资源是我国国民经济生产中的重要能源，在人民生产生活中占据相当大的能源比重。201i年，中国煤炭消费34．25亿吨标准煤，占一次能源消费总量的68．8％。在今后较长一段时间内，煤炭在消费结构中的比重仍将占主体地位。我国煤炭储量比较丰富，高效地开发和利用煤炭的首要问题是如何进行煤田勘探。煤田勘探常采用的方法有瞬变电磁法勘探、高精度磁法勘探、高精度重力勘探、电法勘探、

3、地质雷达探测、频率域电磁法勘探等⋯。1重力勘探的可行-眭重力法勘探是根据岩矿石密度差为基础的勘探技术，是一种重要的勘探方法J。广泛应用于石油地质勘探和地下水勘探等资源勘探领域以及断裂、褶曲、沉积盆地和陷落柱等地质构造的探测。由地下物质密度分布不均匀引起的重力变化被称为重力异常。因为密度差异能使地球的正常重力场产生重力异常，观测并研究重力异常资料，就能够解决地质问题。重力勘探主要应用在几个方面：(1)普查、勘探煤、天然气、石油矿床；(2)研究地壳深部构造、确定基底起伏，发现盐丘、背斜等局部构造；(3)寻找近地表的高密度矿体

4、；(4)普查、勘探铁、铜、铬等属金属矿床，查明与成矿有关的构造和岩体，进行间接找矿。煤炭相对于周围的岩体为明显的低密度体，具有明显的重力异常，所以可采用重力勘探方法进行勘探，所根据的原理就是由重力观测值得到的重力异常。2重力勘探仪器及其工作原理重力仪分为绝对和相对重力仪器，重力勘探中常采用相对重力仪。早期的重力仪器为厄缶(匈牙利，1848—1919)在1890年制造出的扭秤，后来常见的重力仪器有贝尔雷斯重力仪、石英弹簧重力仪、美国拉科斯特一隆贝格(L—R)重力仪、超导重力仪器等。常用的重力单位有1in·s～=10g．u．

5、，1Gal(伽)=lem·s～。地下物质密度分布不均匀引起的重力异常与重力全值相比是非常微小的，例如，一个矿床引起的重力变化大约不到重力全值的1／10，因此要想准确观测到微小的重力异常，使用的重力测量仪器必须具有灵敏度高、精度高、稳定度好等特点，而且必须进行地形、中间层、高程等必要的校正，进而真正得到有用的数据，即由地下物质密度分布不均匀引起的重力异常。目前应用较多的金属弹簧重力仪是美国的拉科斯特一隆贝格(Laeoste&．RombergGravityMetersInc)重力仪，该仪器是当前世界上公认的较好、精度较高、使

6、用最广泛的重力仪，其采用零长金属弹簧作为主弹簧。[收稿日期】2014—07—02[作者简介]周福恩(1972一)，男，吉林长春人，吉林师范大学计算机学院副教授，从事仪器研究。·l3·零长弹簧即弹簧的弹力和弹簧的长度成比例，而不是与弹簧的伸长量成比例。应力一应变曲线为通过原点的直线，弹力为“零”时对应的弹簧起始长度为零。L—R重力仪、蓄电池和手提箱总重量约9kg。该仪器分勘探型D(Microga1)型和大地型G(Geodetic)型两种，前者精度较高，不足是直接测量范围较小；后者测程大，适用于全球测量。L—R重力仪如图1所

7、示。'，t图1L—R重力仪图2L—R重力仪弹性系统工作原理图D型主要技术指标：灵敏度：10—20nm／s；测量范围：2000g．u．；净重：3．2kg；精度：0．02g．u．。仪器结构包括：重块、零长弹簧、称臂、消震弹簧]，L—R重力仪弹性系统工作原理如图2所示。其中，l为称臂从转轴到质点中心的长度；主弹簧固定在Y轴上，并使OA=OB：常数b；K为主弹簧弹力系数；L为主弹簧变形后长度；仅为称臂与Y轴夹角；d为0点到主弹簧中轴线的垂直距离。在图2中，有mglsin(x=KLd．(1)因为A点坐标(0，y)，B点坐标(X。，

8、Y)，所以d==．(2)把(2)代人(1)，得到mglsincL=Kxly．(3)将X1=bc。s(号一仪)=bsine~,带入(3)，得到mglsintx=Kbysinet，mgl=Kby．(4)因此虫：业．(51gY(5)即为仪器测量重力变化的原理表达式，对(3)中的变量g，Ot，x求微分得到mglcosd+ml