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兰州大学教育部稀有同位素前沿科学中心和甘肃核产业研究院的刘志毅教授团队,在甘肃省甘南藏族自治州早子沟金矿成功实施了亚洲首次天然射线缪子探矿实验。这一成果对该矿脉、采空区和地质结构进行了较为准确的探测和内部结构成像,为金矿的勘探和开发提供了重要的科学依据。相关研究成果已经近日发表在《国际地球物理杂志》上,这一突破性的成果也为金矿的可持续开发提供了重要的科学支持。

这个团队在利用天然射线缪子成像技术对西安城墙等文物古迹进行健康检查后,又进行了一次技术创新。天然射线缪子成像技术有望成为矿产勘查领域的“新钥匙”,为矿藏资源开发和利用提供更高效的解决方案。

地下矿体勘探和采空区的精确构建等问题一直是采矿业面临的难题,传统的矿藏勘查技术手段存在经济成本高、探测精度低、圈定不准确和潜在环境破坏等问题。特别是采矿过程中形成的采空区对安全生产构成潜在威胁,因此如何精确圈定地下采空区是关键难题。

刘志毅说,缪子是自然界的基本粒子之一,具有极强的穿透能力,可以实现对大型目标物的无接触、深穿透无损成像。天然射线缪子成像技术作为一种新型、绿色、无损的探测技术,使用天然的射线缪子作为探测射线对大型目标物进行成像,在更加准确地了解矿藏内部结构的过程中,无需进行批量地面开挖或爆破,减少了对环境的破坏和污染,同时大大降低勘探投入。

团队骨干成员、兰州大学核科学与技术学院副教授刘军涛介绍,团队自主研发了6台套国产化的缪子成像系统,为适应生产矿区的复杂环境,通过正演技术设计了最佳的实测方案,并对该系统进行了针对性的改装。本次现场实测将它们放置在巷道中进行了大范围缪子“CT”扫描,取得显著效果。

团队合作方、甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院总工程师王玉玺在会议上表示,此次成像结果清晰地展示了扫描上方的水泥矿脉、多处开采空区以及一处密度较低的地质结构,解决了一系列长期以来困扰采矿业的三维矿体圈定和采空区探测等问题。经过多年的努力,王总工程师领导下的团队终于成功实现了这一重要目标。其自主研发的成像技术不仅具有高精度和高分辨率,而且具有很强的穿透性,能够探测到矿脉中的细小结构,为矿山的开发和利用提供了更加准确的数据支持。

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