分形理论下的采动覆岩裂隙渗透规律及其影响区域划分

该研究论文主要探讨了"基于分形理论的采动覆岩裂隙渗透规律"这一主题。作者王维华为研究团队成员，来自煤炭科学研究总院的安全分院和煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室。研究背景是深入理解采动对覆岩裂隙演化和渗透特性的影响，这是煤炭开采过程中的关键问题，对矿井稳定性以及资源的有效利用具有重要意义。 论文通过实验室模拟实验，对采动条件下的裂隙场演化与渗透特性变化进行了细致的观察和分析。采用数理统计方法对裂隙场的分布进行了定性分析，这有助于揭示裂隙发展的模式和趋势。分形理论在此研究中起到了关键作用，它被用来定量描述裂隙的复杂度和结构，因为裂隙网络往往表现出自相似性和无标度性质，这在分形理论中得到体现。 研究发现，采动影响下的覆岩裂隙场可以被划分为四个主要区域：离层低角度裂隙区，这里的裂隙主要由于地壳运动形成；采空区中部冒落及裂隙带中角度区，表示煤层内部裂隙的活跃区域；裂隙扩展高角度区，这是由于开采导致的断裂和扩展；以及中高角度过渡区，反映了不同区域之间的裂隙形态转变。 更进一步，论文建立了面积维值和条数维值（分形维度的两个参数）与渗透率之间的非线性双变量傅里叶函数关系。这种关系揭示了裂隙网络复杂度如何影响渗透性，为实际工程中的采动覆岩渗透性预测和管理提供了重要的理论依据和实用工具。 通过关键词"图像处理"，我们可以推测研究过程中可能使用了先进的图像分析技术来解析裂隙的特征；"采动裂隙"强调了采矿活动对地层结构的影响；"渗透"则关注的是液体在裂隙网络中的流动行为；而"分形"和"傅里叶"则揭示了研究者利用的数学模型，将这些复杂现象简化为可量化的表达方式。 这项研究不仅深化了我们对采动裂隙动态演变的理解，还为优化采矿技术、确保矿井安全以及提高资源利用率提供了科学支持。其成果对于煤炭行业的实践应用和技术进步具有重要的推动作用。