金属矿山采空区形状分形特征探索

引入分形理论研究金属矿山采空区形状特征,采用计盒维数方法分别计算了四个不同矿山单个采空区一维边界线、二维区域、三维边界曲面以及三维空间体的分维数,研究探索得知单个采空区形状具有良好的分形特性,进而将单采空区分维值计算方法拓展至采空区群顶板分维值计算,研究证明采空区群顶板三维曲面形状也具有明显的分形特征。分维值是反映采空区复杂程度的定量参数,其为复杂采空区形状特征研究提供了一种新的方法,可供类似研究借鉴。     

分形理论在岩体质量评价中的应用及分级指标值的确定

为了更全面的评价岩体质量,克服传统的岩体质量等级分级方法如RQD,RMR和BQ等未考虑岩体中的节理、裂隙的不足,根据岩体结构面的自相似特征,应用分形理论来对其进行研究．运用盒计维数法对某地下工程岩体结构面分布的分形维数进行计算,验证了岩体结构面分布的分形特征．对计算结果数值分布的规律分析发现,分形维数越大,岩体质量越差,表明岩体结构面分布的分形维可以作为评价岩体质量的指标．并通过分维数D与RQD,RMR和BQ的拟合,给出岩体质量分级指标D值,从而提出一个以岩体结构面分形维数为分级指标的岩体质量评价方案．     

佛子冲铅锌矿田线性构造的分形特征

利用ASTER GDEM数字高程模型(DEM)作为数据源,以线段追踪算法(STA)提取了佛子冲铅锌矿田的线性构造,并采用计盒维数法计算了各个区段相应的线性构造分维值,然后做出了线性构造分维等值线图。结果显示该区域线性构造具有良好的统计自相似性和分形特征,线性构造分维值的高低反映了线性构造展布结构的复杂程度。已知铅锌矿床(点)主要分布在高分维值区或附近,表明线性构造分维值可以作为线性构造发育程度与成矿属性的重要参数。     

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。     

煤体孔隙结构及分形特征的实验研究

采用低温氮吸附实验测定6种煤样的孔隙参数及等温吸附曲线,研究煤样孔隙表面分维数与孔隙参数之间的关系。采用FHH模型计算各煤样的孔隙表面分形维数。结果表明:表面分维数能够较好地表征孔隙结构的非均质性及复杂性;分形维数越大,孔隙结构越复杂、孔隙表面越不规则。     

三维空间岩石裂纹分形曲线的分维估算

基于三维空间中岩石裂纹扩展形态的随机性与空间性,根据盒维数直接定义,提出δ-直角三角面积覆盖法,并通过Koch曲线验证。同时根据分形插值理论构造空间分形曲线,建立空间分形曲线的矢量模型。利用面积覆盖法分别对生成的空间分形曲线与其投影平面分形曲线计算分维。矢量分维值分量的不同反映空间分形曲线在各个方向上粗糙度的差异,从而造成各向异性,最终影响材料的力学特性,矢量分维的建立为进一步研究裂纹对岩石材料特性的影响提供了一个新方法。     

分形在煤粉燃烧中的研究进展

分析比较了近年来测定煤粉分形维数的方法及研究进展,详细讨论了计算煤粉分形维数常用的4种表面测试技术、适用条件及对应的计算方法.结果表明,用不同测试方法获得的数据计算得到的结果并不完全一致.比较发现：表面分形维数与测试方法间存在很大的相关性,只有选择正确的测试方法,才能将煤的表面特性与煤的燃烧过程有机并准确地结合,从而获得突破性成果.煤粉燃烧的分形结果表明：煤燃烧过程是一个表面分维增加的过程,说明煤的燃烧是在一个立体的网络结构内外同时反应,因此煤燃烧反应动力学应当考虑煤粉表面分形结构的特征.     

氧在散体煤中的分形反应动力学研究

定义了散体煤的概念,分析了散体煤的结构,应用分形几何理论,分析了氧气在分形散煤体中的运移规律,推导了散体煤粒度分布维数、孔隙分形维数和粒度与孔隙分维的关系表达式.引入分形概率密度的概念,建立了氧气在散体煤中的分形扩散方程和散体煤颗粒分形表面氧气吸附速率方程.     

基于压汞法的煤岩各段孔隙的分形特征

采用压汞法对大同和屯留煤样进行微结构测试。根据煤岩孔隙不同半径范围内累积孔隙体积分数所占的比例大小对孔隙进行了大小分类。结合孔隙结构分形维数计算原理,通过线性回归计算了各类孔隙的分形维数。结果表明用分段回归方法计算煤中不同孔隙的分形维数能较好地反映复杂的孔隙结构。小孔分维数较小,中孔和大孔分维数较大,说明中孔和大孔孔隙结构很不均匀,煤岩孔隙在这个阶段的分布离散性较大。     

基于分形理论的工作面煤与瓦斯突出预测

利用发生过煤与瓦斯突出的工作面的瓦斯涌出量数据进行分形分析研究,研究表明,在没有煤与瓦斯突出的情况下,瓦斯涌出量时间序列具有二维分形分布特征,而且分维值相对较大;在发生煤与瓦斯突出的前一天,分段分维值出现大幅度减小;煤与瓦斯突出前数小时,具有三维分形特征。因此二维分形分布时如果出现分维值大幅度减小,可以作为煤与瓦斯突出的预警依据,三维分形分布可以作为煤与瓦斯突出的预测依据。