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     

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。     

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。     

基于分形理论的断层构造对千米深井瓦斯赋存规律的影响研究

以新汶矿区千米深井潘西煤矿为例,研究了后六采区19#煤层断层空间分布特征,运用分形理论对断层构造进行了定量化研究。结果表明:潘西煤矿研究区域内,断层构造复杂,总体呈"W"形由北西-南东向展布,对瓦斯赋存具有明显影响。分形维数能够反映断层构造复杂程度,分形维数越大,断层构造越复杂,潘西煤矿断层分形维数多数在0.7～1.6之间。分形维数大的区域,瓦斯含量亦相对较大。     

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。     

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。     

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。     

山西古交矿区断裂构造复杂程度评价

基于分形理论,应用断层信息维对古交矿区断裂构造复杂程度进行定量评价。结果表明,矿区断层分维值整体较高,构造较为复杂。矿区北部、西北部以及西部大断裂带附近或小断层发育密集区域,分维值高,矿区南部断裂构造简单,分维值一般小于1。分维评价结果与实际生产揭露一致,评价结果可靠。断层信息维很好地反映了矿区断裂构造的复杂程度,克服了以往单因子评价断裂构造复杂程度的不足,可作为定量评价矿井构造复杂程度的一种有效的、较为准确的指标。     

基于分形理论的潘三矿西翼8煤层底板断层构造分析

煤层底板断层构造的复杂程度对煤矿开采、瓦斯突出、矿井突水等都有一定的影响。根据矿井的生产资料,主要利用分形理论对潘三矿西翼8煤层底板断层构造进行定性分析。结果表明,研究区内对勘探阶段所进行的断裂分维可以代表井田的断裂构造发育程度,井田内断裂分维值分布具有明显的差异性等。     

基于分形理论的煤与瓦斯突出区域预测研究

煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象,由于突出的复杂性,目前存在不同的侧重点和观点.大量事实证明,瓦斯突出是受地质条件控制的.以分形理论为基础,对潘一矿V级断裂构造图进行分形研究,用分维值表示区域断裂构造系统的复杂程度,据此最后划分了突出危险区、突出威胁区和无突出危险区.     

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。     

水城矿区煤与瓦斯突出的构造控制特征

为了研究水城矿区地质构造对煤与瓦斯突出的控制特征,在分析矿区区域构造特征和煤与瓦斯突出特点的基础上,系统阐述了矿区断层、层滑构造、褶曲、软分层等构造类型对突出的影响作用。结果表明,矿区断层及其组合、层滑构造、软分层、断层转折褶皱等为瓦斯局部积聚提供了场所,并通过控制煤厚变化、软分层、煤体破坏类型等地质特征控制了地应力、瓦斯压力、煤体力学性质等因素的分布,从而控制了煤与瓦斯突出的区域分布特征。     

鹤壁矿区煤与瓦斯突出地质控制因素分析

鹤壁矿区煤与瓦斯突出灾害严重,为研究该矿区突出分布特点及其主控因素,运用瓦斯地质理论研究方法,统计分析了研究区域地质构造条件和突出情况,认为鹤壁矿区煤与瓦斯突出分布具有分区分带特征,受构造复杂程度影响,矿区南部突出危险性明显高于中北部。鹤壁矿区瓦斯突出主要受地质构造、煤层厚度、倾角变化以及含高能瓦斯的构造煤控制。     

基于多重分形奇异性理论的瓦斯地质规律预测方法——以淮南矿区潘一矿为例

煤层瓦斯赋存受多期、多种地质因素制约,具有区域分区分带、局部强烈非均衡性叠加特征,其中局部奇异性是造成瓦斯富集异常及煤与瓦斯突出致灾的主要原因。通过借鉴和利用多重分形奇异性理论建立了瓦斯地质规律预测新方法,并以淮南矿区潘一矿13-1煤层瓦斯地质研究为例,探讨了煤层瓦斯的奇异性特征及地质控制机理。研究发现:煤层瓦斯的非线性分布及局部富集特征与地质过程中的奇异性现象具有本质上的一致性,多重分形奇异性方法能够准确描述瓦斯地质规律的奇异性和突变性。通过潘一矿实例研究,揭示了煤层瓦斯赋存的奇异性特征,并将矿井瓦斯赋存分为正常区、逸散区和富集区,发现正常区与高富集区之间突变区易发生煤与瓦斯突出灾害;构造煤局部异常发育及高构造曲率反映出的强挤压应力环境是造成煤层瓦斯奇异性富集的主要控制性因素。     

构造变形对烟煤级构造煤微孔-中孔的作用

煤作为一种复杂的天然多孔性固体物质,其纳米级孔隙对煤层气的储集和运移有着重大影响。我国受成煤盆地多期次构造运动影响,煤层普遍发育不同破坏类型的构造煤,构造煤纳米级孔隙结构在构造变形作用下发生重要变化,这一变化不仅影响着煤层瓦斯的储集和赋存状态,同时也对煤与瓦斯突出预测和煤层气开采具有重要意义。采集首山一矿和义安矿不同变形程度构造煤样品,基于低温液氮吸附(2～50 nm)和二氧化碳吸附(2 nm)实验,利用多重分形理论分析了构造变形对煤的微孔-中孔结构的影响。结果表明煤样微孔和中孔均具有多重分形特征,微孔广义分形维数谱宽D_(10-)～D_(10+)和奇异指数α_0随变形程度的增加整体递增,中孔则先降低后增加。弱变形阶段,微孔信息维数D_1和赫斯特指数H逐渐降低而多重分形奇异谱谱宽Δα逐渐增加,中孔D_1和H逐渐增加而Δα逐渐降低。强变形阶段,微孔D_1,H和Δα均没有发生明显变化,中孔D_1和H明显降低,Δα明显增加。分析构造煤孔隙特征与煤体破坏强度的关系,弱变形阶段,构造变形作用导致煤的微孔结构趋于复杂,孔隙连通性较差,中孔结构趋于简单,归因于官能团脱落以及应力作用下部分中孔结构的收缩。强变形阶段,微孔结构差异依然较强,中孔结构差异则由弱变强,这与强构造应力作用下形成大量的分子间孔、缺陷以及气孔有关。     

矿井构造分形定量评价与突水耦合分析

以淮北祁南井田为例,运用分形分维理论,采用容量维对祁南井田构造复杂程度进行了定量评价,结果表明,断层系分维值基本上反映了井田构造的复杂程度,井田构造复杂程度分维值大多在0.8～1.6,全区的分维值达1.34,井田总体构造格局较为复杂。构造分形定量评价结果与矿井突水具有明显的耦合关系,分维值越大构造越复杂,突水点的分布就越密集,这种耦合关系说明地质构造对矿井突水具有明显的控制作用。另外,突水点的空间展布亦与矿井西部高分维值的分布范围一致。     

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。     

英岗岭矿区煤与瓦斯突出的构造特征

为了研究英岗岭矿区煤与瓦斯突出的地质构造特征,在大量统计英岗岭矿区各矿井煤与瓦斯突出事故发生情况和地质构造形态特征的基础上,对矿区瓦斯地质单元进行了划分,分析了矿区典型高突矿井断层和褶皱对煤与瓦斯突出的影响。结果表明:在受大型压扭性断层影响而发育的一系列由小型逆断层组成的叠瓦式构造区域,突出危险性大;褶皱的轴部和整个复向斜的构造收敛区域是煤与瓦斯突出的多发区;小褶皱或小断层发育并伴随煤厚由薄变厚区域易造成煤和瓦斯突出。     

基于压汞技术的构造煤孔隙结构多重分形表征

依托渭北煤田韩城矿区煤样,基于压汞技术采用多重分形理论分析构造煤孔径分布的非均质性,计算其多重分形谱f(a),并分析了多重分形参数随变形程度增强的变化规律。结果表明:煤样压汞孔径分布具多重分形特征,但不同类型构造煤孔径分布的多重分形程度存在明显差别。随构造变形增强,f(a)谱由右钩状(碎裂煤)转化为左钩状(碎粒煤、糜棱煤),奇异性指数α0、f(a)谱宽度αq--αq+及左锋宽度α0-αq+升高,说明强烈的脆性变形和韧性变形易使孔隙结构趋于复杂,孔隙团聚特征增强,孔体积高值分布非均质性加大,渗透性变差。α0和α0-αq+可作为区分构造煤孔隙结构差异演化的主要指标。多重分形参数变化可归因于由构造变形增强所引起的孔体积峰值的转变、碎粒孔的产生及显微构造的不均匀分布。