基于分形和曲率评价的构造复杂矿井瓦斯地质规律分析

煤层瓦斯赋存受矿井构造条件控制,构造复杂程度的评价和研究对预测瓦斯突出灾害至关重要。文章基于某矿瓦斯地质资料,通过利用分形计算和曲率评价相结合的方法,分析了主采煤层构造复杂程度,探讨与预测了矿井瓦斯地质规律。研究发现矿井瓦斯分布受矿井断层影响明显,并据此划分了3个瓦斯地质单元,整体上瓦斯分布随煤层埋深增加而增大,但在局部区域内异常分布;矿井分形维数和曲率计算分别介于0.6～1.838 2和(5～35)×10~(-5)之间,分形维数和曲率值均与瓦斯含量正相关,但在构造简单区域内异常点同样暗示出瓦斯的不均一分布特征,高挤压应力环境下的断裂构造是造成瓦斯异常分布的主要原因;结合矿井构造分析发现煤层中"低构造分维值和高曲率值"叠加区域是高瓦斯突出危险区域。研究结果为矿井瓦斯预防提供指导。     

断层构造区应力对煤与瓦斯突出的影响

针对河南能化集团九里山矿断层构造区煤与瓦斯突出频发的现状,对九里山井田断层构造区应力状态分布特征进行了研究,并分析构造应力对煤与瓦斯突出的影响。在九里山井田不同埋深布置测点,利用应力解除法对其地应力场进行现场测量,找出九里山井田不同水平的地应力方位和量值;以井田内大中层断层为框架,建立了三维地质模型,结合地应力实测值,利用FLAC3D软件进行三维数值模拟,对井田区域应力场特别是断层构造带附近应力分布特征进行分析,并在此基础上划分出井田应力增高区,应力降低区和应力梯度区;将应力区域划分结果与煤与瓦斯突出区域相对比,分析断层区应力分布与煤与瓦斯突出的关系,为该矿煤与瓦斯突出防治提供参考依据。     

基于断层模拟预测的煤与瓦斯突出防治技术

为进一步查明井田开采区域内勘探空白区的断层情况,减少断层对瓦斯突出的影响,采用Geostructure软件模拟预测断层来降低矿井瓦斯突出风险。根据该软件在澳大利亚North Goonyella矿井和湖南裕民煤矿芋子田矿井的断层模拟预测结果,对比矿井开采过程中断层实际揭露情况,从断层数量、断层存在概率、瓦斯突出风险3方面论证了采用Geostructure软件模拟预测井田开采区域内断层从而防突的可行性,这为大幅降低矿井开采过程中的瓦斯突出风险提供了参考依据。     

薛湖井田小断层对煤与瓦斯突出的控制作用

为了研究薛湖井田小断层对瓦斯赋存和煤与瓦斯突出分布的影响,基于地质构造对煤与瓦斯突出分布和瓦斯赋存规律的控制作用,分析了薛湖矿的地质构造特征,特别是小断层分布特点和性质,研究了不同走向的小断层附近瓦斯赋存和构造煤发育情况。结果表明薛湖井田经过多期构造运动改造后,小断层基本呈现压扭性,小断层附近区域煤体瓦斯富集,构造煤发育,煤体瓦斯放散能力强,具有很强的突出危险性。     

龙山矿煤与瓦斯突出特征及主控因素分析

龙山矿是严重的煤与瓦斯突出矿井,该矿共发生过111次突出,依据实际瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论和构造演化理论,研究了区域、矿区和井田构造控制特征,对突出资料进行统计分析,总结出了龙山矿煤与瓦斯突出的特征,并分析了褶皱、断层、顶底板岩性和构造煤等地质因素对煤与瓦斯突出的影响与控制,认为褶皱构造对煤与瓦斯突出有重要影响,而断层构造和煤层顶板岩性控制着突出的发生和分布规律,为主控因素,为有的放矢地防治煤与瓦斯突出提供了方向。     

贵州煤层煤与瓦斯突出区断裂构造的分形特征

煤层煤与瓦斯突出危险区受断裂构造控制呈带状分布。贵州省地质地形条件复杂,矿区内断裂构造形态不规则,分布复杂,用传统的数学方法难以对其进行准确量化的描述。应用分形理论研究井田内断层构造对煤与瓦斯突出的控制作用,可以全面准确地量化表达断裂构造与瓦斯突出的关系。通过比较不同尺度上各类断裂构造对突出危险性的控制,可以形成较为可靠的突出预测指标。     

李子垭北井煤与瓦斯突出特征及主控因素分析

李子垭北井是严重的煤与瓦斯突出矿井,该矿共发生过76次突出,依据实际瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论和构造演化理论,研究了区域、矿区和井田构造控制特征,对突出资料进行统计分析,总结出了李子垭北井煤与瓦斯突出的特征,并分析了褶皱、断层、顶底板岩性和构造煤等地质因素对煤与瓦斯突出的影响与控制,认为褶皱构造对煤与瓦斯突出有重要影响,而断层构造和构造煤控制着突出的发生和分布规律,为主控因素,为有的放矢地防治煤与瓦斯突出提供了方向。     

焦作矿区突出分形区划研究

以焦作煤田为研究对象，应用分形几何学理论和方法对地质构造描述及其与煤与瓦斯突出区域分布的关系问题进行了研究，确定了煤田中构造网络的分形特征，探讨了其分维特征与突出分布间的关系，为突出区带的划分提供了新的研究思路     

中梁山矿区地质构造与瓦斯突出的关系研究

中梁山井田属急倾斜近距离煤层群,煤与瓦斯突出严重。通过分析研究矿区地质构造,矿区瓦斯分布及预测,煤层地质特征、地质构造与瓦斯突出的关系,得出特殊地段的地质构造是诱导煤与瓦斯突出的主要因素,矿井发生瓦斯突出多在地质构造特别复杂的区域。通过制作矿井瓦斯地质图分析特殊区域的瓦斯赋存规律,可指导矿井的安全生产。     

影响坪湖矿煤与瓦斯突出的因素分析

依据实际瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论,研究了区域和井田构造控制特征;对煤与瓦斯突出资料进行统计分析,总结出坪湖矿煤与瓦斯突出的特征;分析了区域演化、煤层埋深、顶底板岩性、煤厚及其变化、煤质、矿井构造和采掘因素等对煤与瓦斯突出的影响与控制作用。分析结果表明,顶底板岩性、煤厚及其变化、采掘因素对煤与瓦斯突出有重要影响,而断层构造控制着突出的发生和分布规律。因此,根据煤层瓦斯地质条件变化实现突出危险程度区带划分,从而更好地指导矿井的煤与瓦斯突出防治工作,为类似条件下的煤矿分区分带治理煤与瓦斯突出提供一种分析方法。     

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。     

正断层两盘的瓦斯突出分布特征及其地质成因浅析

煤与瓦斯突出是采煤生产中一种严重的地质灾害,它主要是发生在地质构造环带,对正断层两盘瓦斯突出发生的规律研究表明,突出主要发生在正断层的上盘,导致这一结果的主要原因是突出煤体主要分布于正断层的下降盘。断层构造、构造煤分布及其与瓦斯突出的这种相互控制作用是地史上和现今构造适应力场长期作用的结构。这一规律性认识于揭示瓦斯突出的发生机制和瓦斯突出区域预测有着重要的理论和实践意义,讨论正断层两盘突出煤体的分布规律对于构造地质学也具有一定的启示。     

断层分形分布之间的相关关系

根据断层几何和其物理机理与特征，分析了断层数目分布、位移分布和间距分布的分形维之间的相关性。建立了断层系统表面迹的分形模型，研究了断层分形分布的分形维数与断层系统表面迹线分维的相关关系。只要测定出任意两种分布的分维就能推算出其它分布的分维值。     

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     

钱家营矿煤与瓦斯突出关键因素分析

针对钱家营矿5煤层、7煤层、9煤层、12煤层主要可采煤层赋存特征,通过对瓦斯压力、瓦斯含量、煤厚变异、地质构造、煤的结构特性和顶底板岩性的对比分析,以及运用模糊综合评价法求其评分,初步确定了地质构造因素具备突出关键因素的可能。结合瓦斯地质和钻探资料,地质构造因素能够很好地解释各煤层可能突出区域的强弱关系,符合煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯、煤体结构共同作用的结果。依据断层埋深、断层长度、断层条数、密集程度和褶皱关系将地质构造因素划分成四个区域,运用层次分析法取其权重,量化了地质构造因素。综合结果表明,地质构造因素是钱家营矿煤与瓦斯突出的关键因素。     

过断层石门揭煤突出危险性预测方法的探索

对河南某矿过断层石门揭煤的突出危险性进行分析,针对穿断层测压的不准确性与断层对突出影响的不确定性,提出了通过测定瓦斯压力与距断层距离之间的线性关系来分析断层性质的方法,为判断断层2侧煤体的突出危险性提供参考依据;使用D、K综合指标进行突出危险性预测时,选取断层2侧煤体较为有利于突出的参数进行判定,确保石门揭煤的绝对安全,成功预测了该石门揭煤的突出危险性。     

煤与瓦斯突出矿井掘进工作面过断层分析

煤与瓦斯突出是煤矿井下最严重的矿井动力灾害之一,严重危害矿井安全生产。煤与瓦斯突出影响因素多,且随着开采深度增加,突出次数和强度具有增大的趋势,尤其是当采掘工程遇到断层等地质构造时更易发生。文章对断层带附近煤与瓦斯突出特征进行了研究,对矿井安全生产具有重要的意义。     

事故树分析法在小屯矿煤与瓦斯突出安全评价中的应用

针对小屯煤矿的具体情况,构建了小屯煤矿煤与瓦斯突出事故树模型,并采用事故树分析法对小屯矿煤与瓦斯突出进行了评价,根据评价结果,提出了适合于该矿的防突措施。     

煤与瓦斯突出动态前兆的非线性特征研究

基于混沌和分形理论，分析了描述煤与瓦斯突出动态前兆非线性特征的方法和指标．针对重要突出前兆之一——采掘工作面前方煤体瓦斯涌出量动态时间序列（简称Q序列），计算分析了其最大Lyapunov指数，二阶Renyi熵和关联维，证明Q序列具有混沌-分形特征．进一步研究表明，工作面有突出危险状态与无突出危险状态相比，其Q序列的多重分维谱Dq表现出明显的差异，Dq-q曲线由负q区向正q区过渡时在q=0附近区域明显变陡，而无突出危险时段Dq-q曲线过渡较平缓，从而说明有突出危险时煤岩瓦斯动力系统的变化更为复杂．研究结果可望为突出危险性预测提供一种新的思路．