霍州矿区断层分形特征及其应用

介绍利用断层分维数来研究霍州矿区断层的优势方向、断层所形成的力学环境、以及各矿井断层构造发育程度相对大小。     

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。     

顺煤断层的基本类型及其对瓦斯突出带的控制作用

顺煤断层是指断面分为３种基本类型：褶皱型、带是瓦斯突出煤层或突出带，展布特征的研究，有助于构造与煤层呈小角度相交的断层，按其成因，顺煤断层被划型和转换型，在高瓦斯矿区，顺煤断层发育的煤层和地制构造煤的分布控制瓦斯突出带，顺煤断层形成机制和布的预测，进而实现瓦斯突出危险带预测。     

阶梯状断层控制煤层瓦斯分布特征

为了研究断层组合对瓦斯赋存的控制特征,以某矿2408(西)区段山后一断层、山后二断层形成的阶梯状断层组合为研究对象,运用数值模拟和现场数据分析相结合的方法对断层组合进行分析,模拟结果分析得到:随着距离断层的增加,渗透率呈现先降低后增加的趋势。     

铜陵矿集区断裂分形与多重分形特征

铜陵矿集区是我国重要的有色金属生产基地,断裂构造控制了区域岩浆侵入和成矿作用,为了定量表征区域断裂的复杂度及其对成矿的贡献,分别采用了计盒维数法和多重分形谱计算了全区和4个子区域的断裂分形参数。结果表明,研究区的断裂在0.1~3 km的尺度内具有良好的自相似性,盒维数为1.29。4个子区域多重分形谱宽Δα的大小排序为I区II区III区IV区,Δα的大小关系与区域实际成矿有利度的强弱关系高度吻合。断裂的多重分形谱宽Δα可作为区域成矿预测的一个量化指标,本区形成大规模铜多金属矿化的断裂临界Δα应在1.35左右。     

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。     

金竹山矿区地质构造特征及其对瓦斯分布的控制作用

从金竹山矿区地质构造特征出发,对其断裂和褶皱构造特征进行研究,发现矿区构造较为复杂,矿区范围内次一级褶曲较少,主要分布于西北翼,断层较发育,主要发育于井田边界及两翼浅部,以逆断层为主,正断层次之。通过分析矿区内各构造的活动强度,建立构造运动生热的数学模型对断裂摩擦热能释放量进行模拟,通过估算对比金竹山矿区西北翼和东南翼煤层断面活动的生热量,发现西北翼煤层断层面总生热量较高,东南翼仅八十亭断层规模较大,为5.04×1011J,而且东南翼逆断层多与附近的正断层沟通,造成应力释放,使得早期生成的瓦斯得到有效的逸散,整个东南翼断层附近的煤与瓦斯突出的为危险级别要小于西北翼。     

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。     

煤巷瓦斯涌出分形特征及其与突出预测指标的关系

为实时有效地对巷道工作面的煤与瓦斯突出危险性进行跟踪监测和预测,对巷道工作面掘进过程中的瓦斯涌出进行跟踪考察,对其时序性规律进行研究,并将研究成果与突出预测指标进行对比分析和验证。     

黔西突出煤的微观孔隙分形特征及其对渗透率的影响

煤层气的运移、赋存与煤体内部孔隙结构密切相关。为研究贵州突出煤体的微观孔隙对其吸附性能及渗透能力的影响,以黔西青龙煤矿和兴隆煤矿的构造煤与原生煤煤样为研究对象,利用全自动氮吸附仪测得煤样的低温液氮吸附曲线,根据分形理论、毛细管平均迂曲度分形模型、渗透率模型计算得到了煤样的孔隙分形维数D_f、毛细管平均迂曲度分形维数D_T、渗透率K,并从分形的角度研究了黔西突出煤的微观孔隙分形特征与其吸附性能及渗透率的关系。研究结果表明:黔西突出煤孔隙度较低,迂曲度τ较大。随着毛细管平均迂曲度分形维数D_T、迂曲度的增大,瓦斯的最大吸附量V_L增加,Langmuir压力P_L降低,瓦斯吸附速度增大。渗透率K与D_T有较好的负相关关系。煤的渗透率低、瓦斯吸附能力强是贵州省矿区频发煤与瓦斯突出的主要原因。     

新三矿北区断层分形及其对煤层瓦斯含量的控制研究

新三矿北区地质构造以断层为主,文章运用分形理论对新三矿北区断层发育复杂程度进行了定量评价,分析了断层相似维D_s的分布特征,然后根据实测煤层瓦斯含量数据,拟合了煤层瓦斯含量与断层相似维D_s的关系,从而为矿井瓦斯预测提供了重要的参考依据。     

煤样破裂表面电位多重分形特征

为深入分析煤样受载破裂机制,试验研究了煤样单轴压缩下表面电位变化规律,应用多重分形统计理论分析表面电位信号,计算其多重分形谱,并分析多重分形谱特征参数随加载过程的变化规律。研究结果表明：煤样表面电位信号存在多重分形特征,在较大尺度内满足标度不变性;不同尺寸的试样,表面电位信号多重分形谱呈右钩状;多重分形谱特征参数Δα和Δf的变化规律与试样受载变形破裂过程具有良好的对应关系,Δα和Δf经过较长时间平稳升高后迅速下降的趋势改变可以作为破裂的前兆信息,对试样失稳进行提前预警。     

断裂构造分形几何特征对冲击地压的控制作用研究

断裂构造是影响煤矿开采的重要地质因素,也是诱发矿井冲击地压灾害的主要因素之一。为分析断裂构造对冲击地压的控制作用,以鹤岗南部矿区为工程研究背景,基于地质动力区划法,划分了鹤岗南部矿区的断裂构造,利用分形几何原理,统计计算了研究区断裂全区与分区的分形维数,分析了研究区断裂全区与分区分形几何特征,探究了断裂分形维数与冲击地压空间位置的耦合关系。结果表明：NW向断裂和近SN向断裂对鹤岗南部矿区的冲击地压控制作用程度较高,NE向断裂次之,近WE向断裂则最差。冲击地压空间位置与研究区断裂分区分维值有较好的对应关系,已发生冲击地压的分区,其分区断裂分维值较大,处于断裂构造较复杂和复杂的区域。不同方向的断裂在同一分区的分维值与冲击地压密切程度不同,其断裂对冲击地压的控制作用程度也不同,同一方向的断裂在不同分区的分维值与冲击地压控制作用程度亦是如此。研究成果从分形几何角度揭示了断裂构造对冲击地压控制作用,可为冲击地压预测与治理提供新思路。     

济宁煤田王楼煤矿断层分形特征研究

采用分形学理论和方法计算王楼煤矿断层分维值,分析断层分形维数的特征,并对未采区断层构造进行预测。结果表明:矿区断层分维值介于1.000~1.402,断层具有良好的自相似性,煤矿构造复杂程度为中等,局部略复杂,对煤矿的安全生产具有一定指导意义。     

多重分形在掘进巷道煤与瓦斯突出预测中的应用

对掘进巷道瓦斯涌出时间序列(Q序列)的多重分形特征的研究表明,在掘进工作面有突出危险时Q序列的多重分维Dq图谱与无突出危险时相比,Dq图谱中负q与正q之间张口变大,在Dq-q曲线上表现为负q部分上升,正q部分下降,q=0附近区域曲线明显变陡。而无突出危险时段中Dq-q曲线过渡平缓,无明显异常。最后据此规律,建立了基于Q序列多重分形特征的煤巷突出危险性人工神经网络(ANN)预测模型。     

断层对煤层瓦斯赋存的控制作用

为给矿井瓦斯综合防治提供指导,研究了断层对煤层瓦斯赋存的控制作用,采用瓦斯地质分析的方法,从断层力学性质、断层两盘岩性、断层规模、断层埋深和现代构造应力场等5个方面,研究了裴沟煤矿杨河井田边界走向正断层对煤层瓦斯赋存的控制作用。研究结果表明:杨河井田边界走向正断层属于开放型断层,有利于瓦斯逸散,井田中部远离边界断层处瓦斯含量较大,向深部和浅部靠近边界断层处瓦斯含量逐渐减小,煤层瓦斯赋存具有明显受断层控制的特点。     

构造煤对突出的控制作用及其临界值的探讨

统计分析了淮南矿区煤与瓦斯突出情况,提出了地质构造是通过控制构造软煤的分布进而控制突出区带分布的观点,并初步确定煤层突出危险性预测的构造软煤临界值指标。     

煤岩冲击破坏的电磁辐射多重分形特征研究

应用固定质量法对煤样冲击破坏过程中电磁辐射信号的多重分形维数进行计算。结果表明:煤样冲击破坏过程中产生的电磁辐射具有分形特征;曲线D_q-q的陡峭程度与试样的应力水平有密切联系,并用曲线斜率k来表征应力大小。分析发现斜率k的变化与煤岩失稳破坏过程具有较好的一致性,为电磁辐射预测预报煤岩冲击破坏提供了一种分析手段。     

矿床品位分布的分形特征研究

应用分形几何理论探讨了某磷矿床品位分布的分形特片，阐述了其分维数的计算原理、方法和计算结果。计算表明，其分维值可用来指导地质勘探，也可作为矿床技术评价的一个重要参。该分形方法用于黄金矿床、有色金属矿也是适宜的。     

采动应力场分布特征及其对煤岩瓦斯动力灾害的控制作用分析

以实际发生动力灾害的采掘工作面为模拟原型,在模拟分析采场和巷道应力分布特征的基础上,分析了不同应力分布对煤岩瓦斯动力灾害的控制作用,得出了采场易于发生应力主导型的动力灾害而巷道更易于发生瓦斯作用为主导的、高强度的煤岩瓦斯动力灾害的规律特征,并举例对上述分析做了论证。