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。

矿井涌水量渗透系数构造分形优化研究

精准的水文地质参数在矿井涌水量预测中起到了极为关键的作用,其中渗透系数是水文地质中最常用的参数,不仅是含水层富水程度评价的重要指标,更是矿井涌水量预计、信息融合突水预测、岩体稳定性评价等定量计算的重要指标。为提高矿井涌水量的预测精度,采用分形理论,以分维数中的容量维为基本特征量,以赵庄二号井作为研究对象,通过选用网格覆盖法定量评价赵庄二号井矿井构造的复杂性,给予断层和褶皱不同的权重分形维数,并优化构造分形维数,得出修正公式。在此基础上,运用相关分析法,发现构造复杂程度与抽水试验所得渗透系数呈正相关关系,并对“大井法”的经验公式中的渗透系数取值进行了优化。研究结果表明:定量评价了赵庄二号井的构造复杂程度,计算出赵庄二号井全区的容量值为1.1665,表明赵庄二号井内构造相对复杂,从全区构造网络容量维叠加图中可以看出,区内构造复杂程度具有明显的不均一性;将优化结果运用到赵庄二号井2309工作面“大井法”涌水量预测过程中,误差从42.5%降到7.8%,“大井法”采用优化后的渗透系数进行矿井涌水量预计极大提高了准确率;将分形理论中的容量维引入煤矿构造复杂程度的评价中,实现了构造复杂程度定量的评价及渗透系数优化,为水文地质参数较少的矿区预测矿井涌水量提供了一种较为便捷的方法。