采区断层探测与分布规律研究

针对王庄煤矿52采区，采用浅层高分辨率地震勘探方法，探测断层构造的分布．在此基础上，采用分形几何方法，测量分析了岩样、采区和矿区断层(或裂隙)的分形维数，得出岩样裂隙分维与大区域构造分维具有一致性等结论，据此推导出了王庄矿区断层条数与尺度的关系式．     

煤与瓦斯突出分形预测研究

以几个典型矿井为研究对象，应用分形几何理论和方法对地质构造进行定量描述，并分析其和煤与瓦斯突出危险程度的关系。确定了矿井断层网络分布的分形特征，初步建立了其分维持特征与突出之间的关系。研究结果表明，突出与非突出井田的断层分布均服从分形规律；井田吕断层分布的分维值与瓦斯突出之间存在着正相关关系等重要结论。为突出带预测提供了新的研究思路。     

煤矿断层网络复杂程度的分维描述

煤矿中的断层网络是一种具有分形结构的复杂系统．其复杂程度可以用分维来描述．用分维作为评价指标，对大屯矿区和峰峰矿区３对矿井的断层网络的复杂程度进行了初步评价．结果表明，分维指标能够合理、准确地反映断层网络的复杂程度．     

霍州矿区断层构造的分形特征

霍州矿区断层构造的分形特征与渭河盆地东区基本相同，都形成于张扭性的动力学环境；矿区内各井田的断层分维值以白龙井田最高，团柏井田最低；分维值的大小体现断层构造的复杂程度。     

基于容量维指标定量评价卜弋煤矿断层复杂度

运用分形分维理论方法选择容量维指标对卜弋矿的矿井断层复杂程度进行了定量评价,并应用MAPGIS生成相关的评价专题图。结果显示断层容量维在空间分布特征上与矿井断层的展布特征一致,MAPGIS对地质要素的属性数据能够进行有效的管理和存储,而且方便查询,在评价数据分析以及显示方面直观形象,表现出良好的优势,在一定程度上改进了传统的评价手段。     

断层分形信息维及在底板突水预测中的应用

针对地质构造定量化评价难题,运用断层分形理论对良庄井田15煤层三采区底板断层进行信息分维定量评价研究,并分析断层面积信息分维值影响因素、构造与矿井底板突水关系。结果表明,底板断层面积信息分维值影响因素主要为断层复杂程度、断层落差、断层性质。断层越复杂,断层面积信息维越高;断层落差越大,断层面积信息维越高;断层高面积信息维值条带分布与断层走向具有一致性。在无奥灰径流带的条件下,奥灰含水层以裂隙水存在,断层为底板突水的主要控制因素之一,底板水压、涌水量、突水系数与底板断层面积信息分维值具有正相关性,底板断层面积信息分维值越大,底板原始导高带越大,底板水压、涌水量、突水系数也越大,突水风险越高。同时,将良庄井田15煤层三采区危险性分区并预测危险区(D_1>1.35)主要位于采区中部以西部分和北西角,建议对其附近断层预留足够的安全煤柱。     

断层分形信息维及在底板突水预测中的应用

针对地质构造定量化评价难题,运用断层分形理论对良庄井田15煤层三采区底板断层进行信息分维定量评价研究,并分析断层面积信息分维值影响因素、构造与矿井底板突水关系。结果表明,底板断层面积信息分维值影响因素主要为断层复杂程度、断层落差、断层性质。断层越复杂,断层面积信息维越高;断层落差越大,断层面积信息维越高;断层高面积信息维值条带分布与断层走向具有一致性。在无奥灰径流带的条件下,奥灰含水层以裂隙水存在,断层为底板突水的主要控制因素之一,底板水压、涌水量、突水系数与底板断层面积信息分维值具有正相关性,底板断层面积信息分维值越大,底板原始导高带越大,底板水压、涌水量、突水系数也越大,突水风险越高。同时,将良庄井田15煤层三采区危险性分区并预测危险区(D_11.35)主要位于采区中部以西部分和北西角,建议对其附近断层预留足够的安全煤柱。     

煤体裂隙尺度分布的分形研究

根据分形理论，提出了煤体表面裂隙迹线长度－条数分维Ｄ和网格尺度－裂隙视条数分维ｄ的测量方法及两种分维的线性相关性和互通性。通过对１１个不同变质煤层微观与宏观裂分维ｄ的测量，证明了煤体内裂隙尺度的分布具有自相似性，并且分维值随煤变质程度不同呈有规律性地变化。用实例说明了裂隙分布分形研究在定量表示煤岩体工程特性方面具有要意义。     

煤田地质构造与瓦斯突出关系分形研究

采用分形几何手段,对全国范围内若干煤田中的地质构造分布特性和矿区突出危险性的关系进行了分析,并对突出预测的构造分维指标进行了优化。各类突出矿区煤田中断层和褶曲构造的分布服从分形规律,煤田地质构造分布对突出危险性的影响可以用分维来描述,断层分维和褶曲分维与突出危险性之间存在正相关关系,二综合所构成的构造分维和指标是一项较为良好的突出区域预测指标。     

岩石破碎块度分布分形预测

从分析岩石内部损伤发展入手，探讨了岩石破碎的分形规律，得出了损伤分形维数和块度分布分维数之间的关系，为预测块度分布提供了依据。     

基于混沌分形的旋转机械故障诊断方法研究

混沌分形对揭示事物的非线性本质具有独特性,基于混沌分形的方法对复杂机械系统的早期故障较为敏感。将混沌分形用于复杂机械故障诊断中,用关联维来刻画故障特征,在旋转机械的滚动轴承故障诊断中取得了较好的效果。     

断层产状及粗糙表面的分形统计研究

给出分形插值曲面的数学模型, 根据多元统计分析及分形插值曲面原理对断层面产状和断层面的粗糙形态进行了模拟研究． 运用断层面标高的物探数据, 详细叙述了断层面产状及粗糙表面模拟的原理、方法和步骤． 用趋势面分析方法求得了断层面的产状; 用分形插值曲面的方法模拟了断层面的粗糙形态, 并求出了断层粗糙表面的分形维数及插值精度．     

采动断层活化分形界面效应的数值模拟研究

采动断层活化是采矿科学中的重要研究课题，以往的研究没有揭示断层面几何形态对它的影响，针对地质断层面的分形性质，构造了自仿射意义下的分形曲线及含有这种分形地质断层面的地质采矿模型，用数值方法模拟地下开挖引起分形断层面活化的现象，研究和总结了分形断层面对采动岩体沉陷的影响规律。研究表明，采动断层活化具有明显的分形界面效应；采动断层剪切滑移力学行为与其分形维数是相关的，不同分形维数的断层面采动后，导致其     

煤粉的分形特征及其对水煤浆级配的影响

为进一步研究分形理论与煤粉粒度级配的相关性,运用分形理论分析了张家峁煤矿水煤浆厂不同粒度煤粉的粒径分布特性,利用激光粒度分析仪测试不同中位径煤粉的粒径分布曲线,通过作图计算发现lnyV(r)-lnr有很好的线性关系,呈现分形特征,分形维数在2.3以下。对水煤浆级配的两种经典模型Alfred模型、Rosin-Rammler模型进行分形分析,分形维数在2.5以上。将中位径为6μm的煤粉样品分别与中位径29μm和90μm的煤粉等比例级配,其结果分形维数也都在2.5以上,高于未级配煤粉分形维数,因此分形维数是级配的特征参数。级配过程提高了煤粉的分形维数,通过测定煤粉的分形维数可评判级配的好坏,以及粒度分布是否接近理论模型。     

含瓦斯煤岩剪切破断过程中裂纹演化及其分形特征

利用自主研发的含瓦斯煤岩细观剪切试验装置,开展了含瓦斯煤岩细观剪切试验,研究了煤岩剪切破断面裂纹的开裂扩展演化规律,并基于分形理论,分析了剪切破断面裂纹分布的分形特征。研究结果表明：含瓦斯煤岩剪切破断面裂纹的演化过程经历了5个阶段,即裂纹起裂、裂纹稳定扩展、裂纹非稳定扩展、剪切破断及裂纹摩擦阶段;含瓦斯煤岩剪切破断不同阶段的裂纹分布符合分形特征,且随着剪切应力水平的提高,含瓦斯煤岩剪切面裂纹分布的分形维数呈现上升趋势,通过剪切面裂纹的分形维数可定量描述含瓦斯煤岩随剪切应力状态变化的裂纹演化特征。     

岩石材料强度与材料内部缺陷分布分形性质

通过对岩石材料微观断裂发展过程缺陷分布进行分形模拟,分析了用缺陷分布分维数m来表达岩石材料强度的可行性,提出用临界破碎系数C0来作为岩石破碎、断裂的判据,并给出了其关系式。     

煤矸破碎粒度分布规律的分形特征试验研究

为寻找煤矸破碎粒度的分布规律,根据分形理论建立了煤矸破碎粒度分布的分形表达式,并与威布尔分布比较,寻找煤矸破碎特性指数、破碎程度参数、分形维数与各影响参数的关系。首先对不同杆数的滚筒进行煤矸破碎试验,根据实验结果选择合适的杆数,并对参数间的关系进行探讨;其次,对不同杆形的滚筒进行煤矸破碎实验,根据实验结果确定杆形对煤矸破碎粒度分布的影响;最后对不同地质条件下的煤矸进行破碎实验,研究不同硬度的煤矸对煤矸破碎粒度分布的影响。研究结果表明：杆数为6、杆形为三角杆的滚筒破碎效果最好。威布尔分布、分形分布均可表示煤矸破碎粒度的分布规律,但用分形分布表示煤矸破碎粒度的分布规律,能更好地表达煤矸破碎粒度的的分布规律,可以更好地指导生产。