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。     

分形方法在辽西月明山地区土壤地球化学异常确定中的应用

本文应用分形法研究了辽西月明山地区地球化学异常及其下限的确定,基于月明山地区1∶1万土壤测量数据,笔者采用分形法对该区域内地球化学金、钼元素异常进行了圈定。通过与传统方法计算出的异常下限进行比较,分形确定的异常下限更符合实际情况,同时多重分形模式可以更好的显示出元素分布特征和富集趋势。通过对元素异常的圈定,初步判断区内发现小型金、钼矿体的可能性较大,为进一步找矿指明了方向。除金、钼外,该方法还普遍适用于其他元素和地质数据,具有普遍性。     

典型火山岩型铀成矿区遥感图像分形特征研究

简要介绍遥感图像分形维数与多重分形谱的计算方法,利用分形方法研究相山和玉华山火山岩型铀成矿区遥感图像特征。研究发现,众多铀矿床分布的相山盆地与仅产出2个铀矿点的玉华山盆地相比,遥感图像不仅具有更大的纹理分形维数,而且多重分形谱明显偏向奇异性指数更小的一侧分布。分析铀成矿区内遥感图像分形维数大小和多重分形奇异性强弱与铀成矿的内在联系,认为遥感图像的分形维数和多重分形奇异性指数可用于指导火山岩型铀矿的区域预测。     

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。     

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。     

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。     

煤层孔隙裂系统的分形规律研究

煤层孔隙、裂隙分布符合分形规律，本文从分形几何学角度出发，通过对煤层孔隙、裂隙模型分维值的计算，实现了煤层孔隙、裂隙的定量描述，为研究煤岩物理结构及与之相关的一些问题提供了一条新的有效途径。     

无烟煤冲击产尘粒径分布规律的试验研究

运用分形理论分析了伯方煤矿3号煤层煤样冲击产尘的粒径分布特性,得出：冲击煤尘粒径-质量之间存在明显的分形特性.随着冲击高度和冲击次数的增加,产生微细粉尘的总量也在增多,反映在ln d-ln W曲线上即为直线的斜率变小,分形维数D在不断增大.从而为定量地描述煤尘粒径分布特性规律提供了一种新的方法.     

断层分形与多重分形特征及其对突出分布的控制作用

为了定量化研究断层构造分布及演化特征,揭示断层构造分形特征对煤与瓦斯突出的控制作用,以焦作矿区断层体系为研究对象,利用单分形理论分析了焦作矿区断层体系的分形特征,利用多重分形理论分别对不同区域进行了多重分形研究,将单分形与多重分形特征进行了对比分析,绘制了多重分形谱,提取了多重分形特征参数,根据焦作矿区实际发生的突出事故的统计规律,将特征参数与突出分布规律进行对比研究,结果表明:焦作矿区断层体系具有明显的分形特征,分维值较好地反映了断层的复杂程度,分维值呈现分区特征,由凤凰山断层和峪河口分为3个区域,各区分形维数与断层的实际展布形态相吻合;单分形分析仅能反映断层复杂程度,未能反映煤与瓦斯突出分布的不均衡性,焦作矿区断层分布具有多重分形特征,且不同区域的多重分形谱形状具有明显差异性;多重分形谱对称性Δf及谱宽Δα等特征参数综合反映了构造背景、断层组合和运动方式的差异,对称性Δf代表了大概率子集和小概率子集的数目,表征了大、小断层的发育程度,谱宽Δα代表了分形结构概率分布不均匀的程度,表征了断层分布的均匀程度;不同区域断层的多重分形显现存在着必然的瓦斯地质原因,谱宽Δα与各区域瓦斯突出严重程度呈现了很好的对应关系;断层多重分形特点与构造演化过程密切相关,通过对比分析不同区域断层多重分形特征,可挖掘断层构造的演化信息,深入认识断层对突出的控制作用,从而对矿区煤与瓦斯突出危险性进行区域性划分。     

岩溶发育的分形规律探讨

基于分形理论,以门杰海绵分形为理想模型,探寻看似无序的岩溶发育规律。对广州某灰岩区的岩溶勘察数据进行研究表明,溶洞的数量和尺寸分布表现出显著的分形规律。对深入利用有限的钻探数据,进而指导岩土工程设计具有一定的意义。     

石上井田B4煤层构造形态和厚度的趋势面分析

利用石上井田内施工的43个钻孔资料,对其B4煤层底板标高和煤层厚度进行了趋势面分析,得出石上井田B4煤层为一向斜构造,向斜轴走向NE,煤层厚度往轴部变厚,而两翼较薄。     

煤层厚度综合预测分析

煤层厚度变化直接关系煤矿设计与开采,影响采掘部署和生产计划的安排实施。煤厚变化部位通常也是瓦斯聚集异常区,因此,准确预报煤厚是关系到煤矿生产与安全的重大技术问题。文章通过不同预测方法差异特点分析及适宜性对比评价,提出综合预测准则,并建立较为完善的煤厚综合预测方法体系,为煤厚合理预测提供技术指导。     

永安煤矿8~#煤层瓦斯含量分布规律研究

为确认永安煤矿8#煤层瓦斯分布情况,根据现有实际瓦斯含量资料,运用回归分析方法研究了各种控制因素对煤层瓦斯含量的影响。认为上覆基岩厚度和埋深是影响8#煤层瓦斯含量的主要因素,并得出了瓦斯含量分布规律。     

注水对无烟煤受压破坏及块度分布的影响规律

针对煤层注水是否会降低无烟煤综放工作面块煤产出率的问题,采用室内单轴压缩试验的方法,研究了自然含水率和饱和含水率无烟煤样在控制压缩量条件下的受压破坏及其破碎块度分布规律,结果表明：注水降低了无烟煤的峰值强度和弹性模量,增强了无烟煤峰值后的塑性流动性和残余强度|注水使煤受压破坏后的块度分布更加均匀,说明煤层注水可减少综放开采大块度煤量,增加了中块度煤量,小块度及粉煤的量基本无变化|无烟煤受压破碎块度-质量分布符合分形规律,且随着注水含水量的增加,试样破碎后的块度-质量分布的分形维数减小,即提高了煤破碎块度的均匀性。在综放工作面实施煤层注水不仅能软化煤体,提高顶煤放出率,同时也能增加销售价位高的中块度煤量,有助于提高无烟煤生产企业的经济效益。     

基于GIS与熵值法的煤层顶板突水危险性评价

为了对丁集矿13-1煤层顶板突水危险性进行合理的评价,探讨岩芯采取率、含水层厚度、脆塑性岩厚度比、隔水层厚度、断层影响带高度、渗透系数、断层分维7个影响顶板含水层富水性的主控因素,采用了GIS建立各主控因素专题图,然后运用熵值法确定各主控因素的权重,并对数据进行归一化处理,叠加各主控因素的归一化数据和权重值,获得富水性指数评价模型并建立富水性分区图,再计算顶板导水裂隙带高度和建立顶板冒裂程度分区图,最后分别对富水性分区和顶板冒裂程度分区重新赋值,对赋值后的两个图进行复合叠加,获得顶板突水危险性分区图。结果表明,评价结果与实际基本一致,准确性较高,可以为矿井顶板水害的防治提供参考依据。     

近水平特厚煤层分层开采瓦斯含量立体分布规律分析

针对近水平特厚煤层分层开采工作面煤层厚度大、瓦斯含量高、抽采效果检验无法准确掌握整体抽采效果的问题,以白芨沟煤矿特厚煤层分层开采工作面为工程背景,通过研究特厚高变质无烟煤瓦斯赋存规律,在对现场不同抽采时期、不同层位煤层瓦斯含量进行大量、精准测定的基础上,开展了近水平特厚煤层分层开采瓦斯含量立体分布规律研究。结果表明：走向上,越靠近工作面开切眼,煤层残存瓦斯含量越高;倾向上,越靠近运输巷,煤层残存瓦斯含量越高;垂向上,沿厚度方向特厚煤层中部残存瓦斯含量较高,沿顶、底板方向残存瓦斯含量呈逐渐降低趋势。据此提出基于抽采条件下的特厚煤层残存瓦斯含量立体分布概念,构建了白芨沟煤矿特厚煤层区域立体抽采条件下不同层位煤层的残存瓦斯含量与抽采时间的关系模型,补充完善了矿井瓦斯地质管理体系,为指导抽采钻孔布置和确定抽采效果检验目标层提供了科学依据。     

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。     

阳泉矿区15号煤层储层物性特征研究

阳泉矿区是我国最大的无烟煤生产基地之一,15号煤层是该区的主采煤层之一。文章以煤田地质勘探资料和煤层气试井资料为基础,结合实验室测试分析数据,研究了15号煤层的储层物性特征。结果表明:本区15号煤层为变质程度较高的瘦煤—无烟煤,埋藏深度为400～800 m;厚度介于2.00～11.00 m,平均为6.50 m,煤层厚度的分布具有明显的分异性,表现为北高南低,西高东低的总体趋势;渗透率为0.43×10-3um2,属于中等偏低;储层压力为4.67 MPa,压力梯度为0.85 MPa/hm,属于略欠压储层;临储压力比较低,可能在煤层气排水降压方面具有一定的困难。     

煤层稳定性随埋藏深度的变化及其研究意义

煤层厚度稳定性是影响采煤方法、布局及采煤效益的重要因素之一。根据钻孔资料和矿井生产资料,对潘一矿及谢-李矿深部井13-1煤层厚度稳定性进行分析。结果表明,研究区13-1煤层厚度稳定性随深度加深而趋于稳定。并运用煤岩力学性质在浅部与深部的差异对这一现象进行解释。     

煤层底板突水危险性综合评价

基于煤层底板突水预测的复杂性,提出了基于GIS与熵权耦技术的煤层底板突水危险性的综合评价方法,在分析山东某矿区的水文地质、工程地质,开采及勘探等资料的基础上,根据研究区断层构造,覆岩厚度,关键含水层富水性,开采厚度等影响水资源保护性开采的主要因素,以地理信息系统(GIS)的多因素空间分析功能为操作平台,并结合熵权法模型确定各个影响因素的权重,通过GIS与熵权耦合建立了煤层底板突水危险性分区评价模型,结果表明煤层底板突水危险性指数法比传统的突水系数法有明显优势。