基于累积量的矿产资源评价中的多重分形建模

从非线性科学在矿产资源中的勘察、评价、异常识别等应用角度出发,尤其是多重分形理论的应用,本文引入一种新的多重分形谱估计方法——累积量估计。鉴于对数正态和对数泊松分布在矿产资源勘察中的重要地位,本文首先通过对数正态(Log-Normal Multiplicative Cascade Process,CMC-LN)和对数泊松(Log-Poisson Multiplicative Cascade Process,CMC-LP)多重级联过程模拟数据验证,其次针对云南个旧锡矿区Cu、Pb水系沉积物元素富集值的分布进行多重分形分析,结果表明,对应于均值周围的谱段累积量估计给出了精确且稳定的估计,基本可以满足一般的地学信息处理要求。     

煤炭资源空间分布分形特征和厚度变化规律分形滤波方法研究

利用全球煤炭资源量分布图和中国煤炭资源量数据,证实了煤炭资源空间分布的分形特征;基于煤炭形成的自相似性原理,利用淮北某煤田168个钻孔的10煤层层厚数据,通过正态变换和克里格插值,利用S-A方法进行多重分形滤波,将煤层厚度等值线图分解为背景图和异常图,背景图代表了煤层分布的趋势,其分布规律与下伏砂体指示的和沉积相分布有较好的对应关系,符合沉积学规律,异常图显示的煤层厚度次级变化特征也与沉积环境的填平补齐相对应,相比趋势面分析得到的趋势图和残差图,表达的煤层厚度分布规律更加清晰和精细,不仅表明煤层厚度的空间分布符合多重分形分布规律,而且表明多重分形方法对地质数据的处理和分析是十分有效的。     

基于多重分形理论的冲击地压电磁辐射预测

煤岩破坏产生的电磁辐射信号具有多重分形特征,在正阶距区域,多重分形谱宽度趋于一个稳定值,该值能够表征煤岩的冲击破坏。为了提高电磁辐射预测预报煤矿冲击地压的水平,采用物理实验和多重分形理论相结合的方法,研究了煤样变形破坏过程中多重分形谱宽度与其冲击倾向、释放能量的内在关系,结果显示:当阶距q从2增加到7时,多重分形谱宽度趋于一个稳定值,临近主破裂时,达到最大值;煤样主破裂多重分形谱宽度ΔD_(qc)与其冲击能指数和剩余能量均呈正线性关系,与弹性指数呈正对数关系,在此基础上建立了电磁辐射预测冲击地压的量化分级指标体系。利用上述分级指标体系,成功地对7251工作面的冲击地压进行了准确的预测预报。     

基于分形分布的多重指示克里格估值方法及实例应用

地质统计学方法又称克里格法,是资源量估算的主流方法,当矿化元素品位呈混合总体分布且在空间上无法划分出有效的估算域时,宜采用多重指示克里格(MIK)方法。传统MIK估值一般选择十分位数作为指示阈值。但是该方法阈值的地质意义不明确,最低阈值和最高阈值内样品数据过少时,可能影响估值准确度,且建模过程繁琐。研究结果表明,矿化元素品位具有分形分布特征,可以用分形方法进行矿化混合总体筛分来确定MIK的指示阈值。本文以刚果(金)某铜钴矿床资源量估算为例,对比了分形分布法、概率图法和十分位法的MIK估值。研究结果显示,分形分布法MIK估值结果与十分位法基本一致,较传统十分位法建模过程简化,且有更明确的地质意义,作为传统十分位法MIK的改进方法具有推广应用价值。     

石膏和砂岩试样损伤破裂及声发射时空演化规律研究

通过对石膏和砂岩试样进行单轴压缩声发射试验,获取两种试样破裂全过程中的载荷-轴向变形曲线及声发射参数,观察试样破裂失稳情况,分析破裂过程中的声发射时空演化规律和波形的多重分形特征。研究结果表明:砂岩试样的单轴抗压强度是石膏试样的7倍多;由于岩性的变化,石膏和砂岩试样的破裂宏观形态由"X"型变化到倒"Y"型;两种试样声发射脉冲计数与应力变化规律比较一致,但是砂岩试样脉冲计数的最大值远远大于石膏试样;两种试样三维空间定位点分布与各自破裂宏观形态是一致的,但出现的时间以及分布位置是不同的;二者破裂过程中的波形都具有多重分形特征,破裂时的多重分形谱宽Δf(α)小于破裂前的Δf(α),破裂前的Δf(α)小于破裂后的Δf(α),砂岩试样各阶段的Δf(α)都小于石膏试样对应各阶段的Δf(α)。表明两种试样在破裂时的能量大于破裂前,破裂前的能量大于破裂后,而且石膏在各个阶段的能量小于砂岩对应各阶段的能量。通过对比分析,更加深入了解石膏冲击破裂的规律。石膏和砂岩一样会发生冲击破裂,只是冲击破裂形式不同,而且在同等条件下,石膏破裂产生的能量小于砂岩,为石膏矿冲击地压的防治打下了理论基础。     

煤层瓦斯抽采多物理场参数动态响应特征及其耦合规律

为进一步深化煤矿瓦斯抽采过程中多物理场参数动态响应特征及其耦合作用机理的认识，运用自主研发的多场耦合瓦斯抽采物理模拟试验装置，开展了工作面前方不同应力区域瓦斯同步抽采物理模拟试验，分析了抽采过程中煤体温度场、瓦斯压力场和煤体变形场的实时演化特征及多物理场耦合作用机制。研究结果表明：(1)在同步抽采过程中，应力Ⅳ区煤体温度下降速率最快，其次为应力Ⅰ区和应力Ⅱ区，应力Ⅲ区的温度下降速度最慢，不同区域瓦斯压力衰减特征与煤体温度下降规律具有相似性。煤体变形受煤体温度和瓦斯压力的耦合作用影响，使煤体变形呈非线性增加。应力Ⅳ区煤体变形量最大，应力Ⅲ区由于受泊松效应影响，其煤体变形大于应力Ⅰ区和应力Ⅱ区。(2)在同步抽采过程中，各应力区域煤体变形具有阶段性变化特征，分为变形延迟阶段、变形启动阶段和变形二次递增阶段，变形延迟的实质是煤层中大量分布的微孔和小孔，对吸附态瓦斯脱附的束缚作用，加上煤基质对瓦斯的毛细凝结作用，导致瓦斯解吸滞后，从而出现煤体变形延迟现象。(3)各应力区域煤体变形的动态响应受到有效应力压缩效应、基质收缩效应、解吸热收缩效应和泊松效应等共同影响，泊松效应对应力Ⅲ区起主导作用，有效应...     

我国省际天然气资源流调入规模分布的分形分析

本文运用了位次变化、齐夫定律、差异度,比较分析了2000~2012年我国省际天然气资源流调入规模分布的变化特征。得出以下结论:从各省历年天然气调入量位次变化看出近年来我国天然气资源流调入规模分布趋于分散,呈良性趋势发展;研究时段内我国省际天然气资源流调入规模结构都基本遵循齐夫法则,而且与差异度变化趋势也是一致的。这说明齐夫法则可为我国省际天然气资源流调入规模结构变化的研究提供新的定量方法。从省际天然气调入量来看,无标度区覆盖的地区范围呈扩大趋势,说明我国省际天然气调入资源量规模结构逐步得到优化。研究时段内我国省际天然气资源流调入量规模结构的空间分形演化规律不同,除了2011年为局部单分形外,其余各年都都具有双分形结构。研究时段内我国省际天然气资源流调入量规模结构的形态发生变化,第一无标度区2002~2005年呈对数正态分布模式,2006~2008年呈帕雷托分布模式,2009~2012年呈对数正态分布模式。第二无标度区中各年(除2011年)均呈不规则帕雷托分布模式。本文主要就我国省际天然气资源流的位序-规模结构的分形意义进行了讨论,对于引起我国天然气资源流动特征变化的原因和机理还有待于另行深入研究。     

煤体对瓦斯吸附热的理论研究

系统地阐述了吸附热产生的微观机理，根据势能模型，得到了基于玻尔兹曼分布的两能态模型，并推导出相应的吸附热计算公式。根据巨正则系综理论，得到了朗缪尔单分子层统计力学模型，并推导出相应的吸附热计算公式；引入德布罗意平均热波长后，得到了朗缪尔单分子层模型吸附热的近似计算公式。比较两种模型的结果可以看出：吸附热受吸附量、吸附中心和分子间平均距离的影响较大，对于外层瓦斯(相对于煤体表面)和内层瓦斯应该采用不同的物理模型进行分析。根据朗缪尔单分子层模型，从吸附的角度出发，研究了煤体表面结构的分形特征，并将二维平面吸附推广到分形表面吸附，得到了基于德布罗意平均热波长的分形维数。     

孔隙-孔喉分形多孔介质复杂类型组构模式表征

自然储层孔隙结构复杂,孔隙和孔喉共存且往往会表现出分形特征。经典的数量-尺度关系R_(ns)及其衍生模型虽然能有效获取分形维数D,然而它们之间多对一的关系无法保证反演建模的惟一性。与此同时,分形对象中复杂类型的种类及其组构模式尚不明了,这导致储层复杂孔隙结构等效表征的困难。因此,厘清孔隙和孔喉多类型共存、多尺度分布的孔隙结构中的复杂类型,进而定量表征其组构模式对评估油气的赋存和运移规律至关重要。新近出现的分形拓扑理论表明分形对象是耦合原始复杂性与行为复杂性的双复杂系统。这两类复杂类型表现出相互独立的组构模式,其中原始复杂性确定单尺度与多尺度、单相与多相、单类型与多类型等缩放类型,而行为复杂性则决定自相似、自仿射、多重分形等尺度不变特征。基于此,本文有效标定了孔隙-孔喉耦合分形结构中的复杂类型种类,查明了孔隙、孔喉以及其连通性的原始复杂性归属,利用泰森多边形算法实现了孔隙-孔喉耦合行为的定量描述,依据分形拓扑理论给出了行为复杂性的尺度不变定义,结合原始复杂性与行为复杂性组构模式发展了一种精细表征孔隙-孔喉耦合分形孔隙结构的算法。基于新算法,模拟了不同复杂组构模式下的分形多孔介质,分析了原始复杂性与行为复杂性对孔隙结构的影响,推演了孔隙度及比表面积计算公式并验证了其有效性。     

回转油缸载荷谱的编制

为得到掘进机回转油缸的疲劳载荷谱,利用大容量数据记录仪(黑匣子)对回转油缸工作载荷进行测取,采用幅值门限法去除载荷数据中的异常峰值点,对测取的载荷进行预处理,得到经载荷平稳性和各态历经性检验的回转油缸拉动载荷样本数据。采用雨流计数法对回转油缸载荷样本数据进行统计处理,结合大量统计分析经验,对幅值和均值概率分布分别作威布尔分布和正态分布的假设,并对其幅值与均值的分布规律进行了研究,利用卡方检验,对幅值和均值的独立性进行检验,针对均值提出了三模态正态概率分布模型。结果表明:在检验水平0. 05的条件下,回转油缸拉动载荷的幅值和均值相互独立;幅值服从形状参数为1. 156、尺度参数为3. 345的威布尔分布;提出的三模态正态概率分布模型,真实反映出均值的统计特征,实现回转油缸载荷信息的准确识别。为保留回转油缸全寿命周期内的工作载荷特征以反映工程实际,根据回转油缸推拉工况作业时间比例,将回转油缸样本拉动载荷数据的累积频次扩展到5×105次循环,基于二维概率分布函数,建立了回转油缸拉动载荷数据8×8级幅均值二维载荷谱。根据疲劳累积损伤理论,应用Goodman方法将幅均值二维载荷谱转化为回转油缸拉动载荷数据8级一维载荷谱,可为回转油缸疲劳寿命预测及疲劳寿命试验提供理论基础。     

矿井涌水量时间序列的多重分形维数谱计算

介绍了多重分形的概念,在Chhabra和Jensen提出直接法的基础上,给出了以矿井涌水量时间序列的功率谱函数为特征量的多重分形谱的计算方法和步骤,利用6个矿井涌水量的实测数据对该方法的可行性性和有效性进行了验证,同时说明了矿区地下水系统具有多重分形的特征。     

变粒岩破裂全过程声发射时频特性试验研究

通过变粒岩单轴压缩下声发射试验, 采集了应力-应变曲线与声发射数据。联合应力曲线, 总结了声发射积累计数和积累能量的演化特征。利用Welch谱估计法与小波能谱系数法分别对试件声发射信号功率谱密度及能量分布特征进行了分析。研究表明, 声发射积累能量比振铃积累计数能更好地预测岩石破坏; 在试件破坏前或产生较大裂纹时, 声发射信号峰值频率会有所下降, 其能量集中频段也在扩大; 在[78 kHz, 156 kHz]频段能谱系数持续增大且其值超过50%的声发射信号出现频繁的现象, 可作为试件破坏失稳的前兆信息。结合岩石声发射信号时频特性, 可为预测岩体破坏提供一种新思路。     

EPC工程总承包项目过程审计的探讨

EPC工程总承包项目过程审计是对EPC工程总承包项目管理活动全过程进行的审计,是现代审计制度在工程建设领域的探索。通过对实行矿山工程总承包项目过程审计的必要性和审计实施重点的阐述,以及加强矿山工程总承包项目过程审计措施的简要说明,充分论证了矿山工程总承包项目过程审计是完善审计制度、实现审计创新的重要体现;它在规范矿山工程总承包建设行为、促进矿山工程总承包项目管理、加强矿山工程总承包企业-矿山工程公司的内部控制制度建设、加强党风廉政建设、防止矿山工程建设领域腐败行为等方面将发挥着积极的作用。是对矿山工程审计这种新的审计方法和审计模式的积极探索。     

基于NIRS的煤样定量检测技术研究

研究了近红外漫反射光谱分析技术运用于煤的灰分和硫分的快速无损检测方法,通过研究煤粉样品的内部成分,利用近红外漫反射光谱结合不同光谱预处理方法建立主成分回归(PCR)定量检测模型。预处理方法包括归一化、一阶微分、二阶微分和多元散射校正。结果发现经归一化处理后的灰分含量模型较优,多元散射校正处理后的硫分含量模型较优,证实了基于主成分回归分析煤粉成分的近红外光谱建模具有较高的应用价值。     

基于分形维数分析剪切力场对超净煤分选的作用

针对目前物理法制超净煤工艺中絮团形成过程动力学指标和絮团形态学变化与超净煤分选效果之间关系研究的不足,应用分形维数分析了剪切力场中絮团形态和粒径的非线性变化并解释了其与超净煤分选效果之间的关系。通过量纲分析法,确立絮团分形维数与搅拌速度的函数关系;通过二维分形维数的研究,描述和表征颗粒群体的整体性和平均性;通过絮团多重分形图谱的研究,揭示絮团分形变化的动力学过程。进而确立絮团生成动力学过程中的控制指标,以期为超净煤制备过程中的工艺操作提供科学依据,为实际工程应用提供适当的控制参数的指导。研究表明,机械搅拌速度为2 000 r/min时,絮团的二维分形维数有最大值1.762,此时絮团具有密实的结构和合适的粒径;多重分形图谱特征参数f(α_(max))具有最大值0.796,此时絮团粒径最大,数量最多。故此时分选出的超净煤有最高产率84.314%,最低灰分0.831%。     

多维分形方法在宁镇铜多金属成矿带化探中的应用

从多维分形理论出发,利用C-A多维分形模型方法对宁镇铜多金属成矿带1∶200 000水系沉积物地球化学数据进行研究,分析区内与成矿相关元素的含量与面积双对数关系,得到元素的区域异常下限及局部异常下限,并通过与85%累计频率法及均值加2倍标准离差法对应的异常下限进行对比分析,认为研究区内C-A多维分形模型方法确定的局部异常下限及其异常范围更为合理,并体现了最小面积最大含矿率的原则,同时,还从多维分形的角度验证了研究区内成矿的多期性,并且认为Cu、Pb、Zn的成矿潜力较好,Ag次之,Au要稍差一些。     

梯流筛筛分机理的研究

基于弹性筛面潮湿细粒物料筛分理论,研究了梯流筛筛面动态特性,提出了梯流筛筛条设计公式,揭示了梯流筛能较好地完成难筛分物料的筛分任务,是其筛面弹性振动大、开孔率相对较高的本质所在。     

关于传统固体矿产资源储量估算流程及估算参数选择的探讨

资源储量估算是固体矿产勘查和评价的重要工作,程序性、系统性特征明显,尤其是资源储量估算过程和相关参数的确定影响着矿体圈定和评价的真实性、准确性.国内各勘查单位依据现行的勘查规范对不同矿种、不同矿床类型矿床编制报告,鲜有沟通交流及论文专著.结合典型矿床资源储量报告,就传统固体资源储量估算流程、估算参数确定等内容与从业者分...