礦井地質(zhì)3礦井構(gòu)造評(píng)價(jià)

1、第三章 礦井構(gòu)造評(píng)價(jià)與預(yù)測 是當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國家煤炭工業(yè)先進(jìn)水平的標(biāo)志，是我國煤炭工業(yè)發(fā)展的方向。實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的高產(chǎn)高效主要取決于資源條件和開采地質(zhì)條件。影響煤炭開采的地質(zhì)因素很多，地質(zhì)構(gòu)造條件是其中重要的因素.查明礦井地質(zhì)構(gòu)造條件，為煤炭生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，是高產(chǎn)高效煤炭生產(chǎn)地質(zhì)保障體系的主要內(nèi)容。1第二章 礦井構(gòu)造評(píng)價(jià)與預(yù)測 一、 礦井構(gòu)造評(píng)價(jià)方法1. 定性評(píng)價(jià)2. 簡單數(shù)理統(tǒng)計(jì)法3. 構(gòu)造指數(shù)法4. 模糊綜合評(píng)判二、 礦井構(gòu)造預(yù)測1. 幾何作圖預(yù)測2. 根據(jù)地質(zhì)規(guī)律預(yù)測3. 趨勢面預(yù)測2一、定性評(píng)價(jià)因素代號(hào)類類類類斷層A大、中型斷層很少大、中型斷層不多、且很少互相切割交叉大、中型斷層較

2、多，或雖不多，但互相切割交叉大、中型斷層相當(dāng)發(fā)育，或斷層互相切割比較嚴(yán)重褶皺B地層產(chǎn)狀單一，很少有波狀起伏地層產(chǎn)狀變化不大，有少量寬緩褶皺地層產(chǎn)狀變化較大，褶皺比較發(fā)育，或有一定數(shù)量的緊密褶皺地層產(chǎn)狀變化很大，緊密褶皺發(fā)育巖漿侵入對(duì)煤層的影響C沒有或很少受巖漿侵入的影響僅局部地段受到巖漿侵入的影響，其規(guī)模不大，形狀較規(guī)則，對(duì)煤層的影響不大巖漿侵入范圍較大，侵入體的數(shù)量較多，形態(tài)不規(guī)則，對(duì)煤層的破壞比較嚴(yán)重侵入體的數(shù)量多，影響范圍大，侵入層位多變，形狀復(fù)雜，對(duì)煤層破壞嚴(yán)重，部分煤層已失去開采價(jià)值地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的標(biāo)準(zhǔn)3定性評(píng)價(jià)的不足：人為主觀性影響大，分類尺度模糊，精確性低，應(yīng)用效果受局限。礦井

3、構(gòu)造評(píng)價(jià)已從定性走向了定量。定量評(píng)價(jià)的實(shí)質(zhì)，是在傳統(tǒng)構(gòu)造規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等新進(jìn)展，對(duì)礦井內(nèi)各種構(gòu)造之間的相關(guān)關(guān)系和不同區(qū)段的構(gòu)造復(fù)雜程度作出統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而定量評(píng)價(jià)。4錯(cuò)綜的地質(zhì)因素和不同的構(gòu)造作用復(fù)合疊加，造成了礦井構(gòu)造具有明顯的復(fù)雜性和隨機(jī)性。數(shù)理統(tǒng)計(jì)作為一種處理隨機(jī)數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)方法，多年來一直受到重視，并取得較好的效果，是構(gòu)造評(píng)價(jià)從定性走向定量的轉(zhuǎn)折紐帶。統(tǒng)計(jì)分析是研究構(gòu)造規(guī)律最常見、最基本的一種定量方法，常用于斷層規(guī)模及其方向性、斷層和褶皺空間變化規(guī)律，以及斷層與其他影響因素的相關(guān)關(guān)系等。二、簡單數(shù)理統(tǒng)計(jì)法5 落差，m 條數(shù) 走向111.51.52百分比

4、，北 東 向北 西 向百分比，121565.93826.8127.33961100位 置統(tǒng)計(jì)面積萬m2K4砂巖斷層條數(shù)斷層密度條/萬m2平均厚度均方差變異系數(shù)2m20.5m東部階段東二采區(qū)東一采區(qū)西2,3采區(qū)西部階段13.9514.852.1311.258.6313.337.631.025.042.074.12.50.53.51.70.300.330.450.690.8216379695145562276734.46.314.612.914.4三里洞礦井小斷層落差統(tǒng)計(jì)王石凹礦井K4砂巖與斷層密度關(guān)系統(tǒng)計(jì)6華北含煤盆地印支期構(gòu)造圖（據(jù)尚冠雄等，1997，簡化）7華北含煤盆地燕山期構(gòu)造圖（據(jù)尚冠雄

5、等，1997，簡化）8魯西南斷塊坳陷構(gòu)造略圖9趙樓井田印支期構(gòu)造及應(yīng)力場圖10趙樓井田燕山早期構(gòu)造及應(yīng)力場圖場圖11趙樓井田喜山期構(gòu)造及應(yīng)力場圖12三、構(gòu)造指數(shù)法礦井構(gòu)造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其影響因素很多，比如：地層巖性、地層組合、斷層、褶皺、節(jié)理、地下水等等（推而廣之，礦井地質(zhì)條件作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其影響因素范圍更廣泛，如：地質(zhì)構(gòu)造、煤層頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)、煤層沖刷帶、巖溶陷落柱、煤與瓦斯突出、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件等）。簡單的數(shù)理統(tǒng)計(jì)不能滿足礦井構(gòu)造評(píng)價(jià)的目的。13首先通過綜合研究，指出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的作用方向；然后根據(jù)構(gòu)造展布和大小斷層的切割關(guān)系劃分出不同級(jí)別的塊段，對(duì)每個(gè)塊段按構(gòu)造規(guī)模、級(jí)次和展

6、布特點(diǎn)由大到小分別賦予相應(yīng)的構(gòu)造指數(shù)；最后將各種指數(shù)相加，得出總的指數(shù)，表示各塊段的構(gòu)造復(fù)雜程度。1、 構(gòu)造指數(shù)法141516實(shí)際應(yīng)用中，直接用描述構(gòu)造本身要素的方法來實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的量化分析難以實(shí)現(xiàn)。構(gòu)造等性塊段是指在一個(gè)礦井或井田內(nèi)，根據(jù)斷層、褶皺和巖層產(chǎn)狀等影響要素的發(fā)育程度，按一定規(guī)律和原則，把整個(gè)井田劃分為若干面積的塊段，同時(shí)認(rèn)為在各個(gè)塊段內(nèi)部僅發(fā)育較小規(guī)模的、相同級(jí)別的構(gòu)造。劃分原則：按照斷層、褶皺、傾角、沖刷帶邊界、巖漿巖侵入，以及人為的邊界，作為劃分塊段面積的依據(jù)。2、 構(gòu)造等性塊段指數(shù)法17塊段的賦值：一般認(rèn)為構(gòu)造等性塊段指數(shù)(ZG)應(yīng)由面積指數(shù)(ZGm)、傾角指數(shù)(ZGq)、小構(gòu)

7、造指數(shù)(ZGx)三個(gè)方面疊加而成，即： ZGiZGmiZGqiZGxi （i為等性塊段編號(hào)）塊段面積越小，劃分越多，表明構(gòu)造對(duì)采區(qū)劃分影響越大傾角越大，構(gòu)造復(fù)雜程度越大；小褶皺、小斷層越多，構(gòu)造復(fù)雜程度越大。構(gòu)造等性塊段劃分18第一類（：總指數(shù)01）：構(gòu)造簡單，適宜綜采； 第二類（：總指數(shù)13）：構(gòu)造條件中等，其他條件適宜時(shí)，可局部綜采；第三類（：總指數(shù)3）：構(gòu)造條件復(fù)雜，不宜綜采。塊段號(hào)面積指數(shù)傾角指數(shù)小構(gòu)造指數(shù)總指數(shù)類型0.500.10.6G11023.0G220.30.62.9G20.50.63.04.1G30.50.32.02.8G231.21.55.7G3201.03.0G2300.

8、53.5G319模糊綜合評(píng)判的實(shí)質(zhì)是一個(gè)模糊變換，其數(shù)學(xué)模型為：假定有兩個(gè)論域分別為：因素集U=u1,u2,un，ui為評(píng)價(jià)因素；評(píng)語集V=v1,v2,vm，vi為評(píng)語等級(jí)。對(duì)U中全部因素分別進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，則可獲得從U到V的一個(gè)模糊關(guān)系R，RF（UV）注：UV(u,v)|uU,vV 為直積或笛卡爾乘積。四、模糊綜合評(píng)判法20R：單因素評(píng)判矩陣，評(píng)價(jià)因素i=1,2,n；評(píng)語等級(jí)j=1,2,m。B：模糊變換結(jié)果。按照最大隸屬度原則，則得出最后評(píng)判結(jié)果。A = a1,a2,an，為評(píng)價(jià)因素權(quán)重集。212223241. 確定評(píng)判指標(biāo)，建立“評(píng)判因素集”，即：U=u1,u2,un；實(shí)用指標(biāo)有：斷層密度

9、（M）；斷層強(qiáng)度指數(shù)（F）；斷層與煤層夾角指數(shù)（Q）；煤層傾角絕對(duì)值（A）；煤層底板傾角變異系數(shù)（R）；煤層厚度異常（D）；底板標(biāo)高變幅（H）；構(gòu)造面積損失系數(shù)（S）；等252. 權(quán)重的確定 權(quán)重是指某一評(píng)價(jià)因素在決定整個(gè)構(gòu)造復(fù)雜程度時(shí)所占的重要性程度。在綜合評(píng)價(jià)過程中，各個(gè)指標(biāo)對(duì)總體的影響效果不同，不能把它們等同對(duì)待，而權(quán)重就是這種差異性的體現(xiàn)，權(quán)重確定的準(zhǔn)確性和合理性直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。權(quán)重的確定方法很多，比較常見的有專家評(píng)議法、回歸分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法等。 26 地質(zhì) 指標(biāo)母指標(biāo)斷層密度M斷層強(qiáng)度指數(shù)F斷煤夾角指數(shù)Q煤層傾角值A(chǔ)傾角變異系數(shù)R煤層厚度異常D底板標(biāo)高變幅H構(gòu)造面積

10、損失系數(shù)SR0.10790.10710.09220.14510.19580.11460.13910.0982D0.12240.12390.12880.10250.10750.18360.10440.1269H0.11450.10970.09520.15790.13340.10620.18630.0969S0.13540.14030.15240.09210.08870.12220.09200.1769F*R(綜合)0.15280.16020.15120.09380.08840.11680.09620.1406鮑店井田各構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果（權(quán)重系數(shù)）273. 評(píng)語集的劃分構(gòu)造復(fù)雜程度的等級(jí)

11、劃分是綜合評(píng)判的重要組成部分，也是構(gòu)造預(yù)測的最終目的。生產(chǎn)部門根據(jù)所列出的不同等級(jí)選擇不同的采煤方式，制定相應(yīng)的工作措施。因此，等級(jí)劃分的合理性直接關(guān)系到生產(chǎn)的應(yīng)用效果。構(gòu)造復(fù)雜程度評(píng)語集的劃分可以采用人為方法，也可以采用簡單統(tǒng)計(jì)結(jié)果,結(jié)合模糊聚類分析等方法。 28項(xiàng)目(簡單)（較簡單）（較復(fù)雜）（復(fù)雜）斷層密度M0.000.020.020.060.060.120.12斷層強(qiáng)度F07575150150400400斷煤夾角Q20.0煤層傾角A12傾角變異R0.60煤厚異常D8.0底板標(biāo)高H150構(gòu)造面積S0.30 鮑店井田各指標(biāo)構(gòu)造復(fù)雜程度標(biāo)準(zhǔn)294. 隸屬函數(shù)的建立 隸屬函數(shù)刻劃的是元素從屬于

12、集合到不從屬于集合的漸變過程。在許多情況下，隸屬函數(shù)無法直接給出，經(jīng)常需要在一些控制實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上獲得。所建立的隸屬函數(shù)應(yīng)包括各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)每個(gè)評(píng)語等級(jí)的隸屬函數(shù)，評(píng)價(jià)指標(biāo)m個(gè)，評(píng)語等級(jí)n個(gè)，則隸屬函數(shù)應(yīng)有mn個(gè)。由于按單元進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算，所以每個(gè)單元都有一個(gè)模糊關(guān)系矩陣，亦即模糊關(guān)系矩陣的元素為mnk個(gè)（m評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)；n評(píng)語級(jí)數(shù)；k單元數(shù)）。30正態(tài)型分布函數(shù)是最典型常見的一種模糊分布函數(shù)。例如：確定“青年人”的隸屬函數(shù)。通過抽樣調(diào)查，總頻數(shù)（被調(diào)查人）中，認(rèn)為1525歲各年齡段屬于青年人占的比例為u1,u2,，繪制成散點(diǎn)圖，則基本呈正態(tài)型分布（下圖）。則其隸屬函數(shù)為：31 等級(jí)指標(biāo)n=4歸屬的

13、隸屬度歸屬的隸屬度歸屬的隸屬度歸屬的隸屬度m=8按M0.64010.34630.0120.0016按F0.00120.00980.97060.0184按Q0.0080.00810.00830.9755按A0.27240.23630.23620.2551按R0.12410.16960.15630.5500按D0.27660.69320.02830.0019按H0.0150.93150.05210.0014按S0.00530.94030.04710.0072構(gòu)造單元 1的模糊關(guān)系矩陣 (k=1)325. 計(jì)算評(píng)價(jià)的基本結(jié)果，再按最大隸屬度原則，得出最終評(píng)判結(jié)果，確定出每個(gè)評(píng)價(jià)單元或塊段對(duì)應(yīng)的構(gòu)造復(fù)

14、雜程度。在前面工作的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)?shù)哪：铣伤阕樱纯蓪?duì)礦井的各個(gè)單元進(jìn)行構(gòu)造復(fù)雜程度綜合評(píng)判，得出評(píng)判的基本結(jié)果。再按最大隸屬度原則進(jìn)行歸一化，得出最終評(píng)判結(jié)果，確定出每個(gè)評(píng)價(jià)單元對(duì)應(yīng)的構(gòu)造復(fù)雜程度。330001 0.4965 0.3475 0.0809 0.0751簡單100001 0.6146 0.1652 0.1570 0.0633簡單90001 0.7488 0.1017 0.0697 0.0798簡單80100 0.2880 0.2331 0.3552 0.1237較復(fù)雜70100 0.1454 0.2209 0.3304 0.3032較復(fù)雜60001 0.7030 0.0444

15、 0.1390 0.1136簡單50001 0.4336 0.3118 0.1560 0.0987簡單40100 0.1575 0.2784 0.4315 0.1326較復(fù)雜30010 0.0964 0.3844 0.2556 0.2636較簡單20010 0.1704 0.3960 0.2093 0.2242較簡單1 歸一化結(jié)果模糊綜合評(píng)判計(jì)算結(jié)果復(fù)雜程度分類單元號(hào)鮑店井田各構(gòu)造單元復(fù)雜程度定量評(píng)判結(jié)果34鮑店礦礦井構(gòu)造模糊綜合評(píng)判成果圖35一、 幾何作圖預(yù)測 根據(jù)礦體幾何學(xué)的觀點(diǎn)，各種面狀和線狀構(gòu)造都屬于幾何體的范疇，它們之間的空間關(guān)系符合一般的幾何原理。在礦井地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測中，幾何作圖法是

16、根據(jù)礦體幾何原理和地質(zhì)制圖方法，來確定構(gòu)造之間的相互關(guān)系和預(yù)測構(gòu)造的空間位態(tài)。它是一種廣泛而行之有效的預(yù)測方法。 1. 構(gòu)造的幾何延伸 第二節(jié) 礦井構(gòu)造預(yù)測36推斷B4煤層設(shè)計(jì)上山可能遇到斷層推斷鄰近巷道中斷層的出現(xiàn)情況37當(dāng)斷層的延展長度與最大落差呈線性關(guān)系時(shí)，只要求出各組斷層的落差變化梯度，即可預(yù)測斷層的各點(diǎn)落差和消失的位置。 2. 斷層的延伸展長度與落差 教材P47圖23838當(dāng)斷層的延展長度與最大落差呈非線性關(guān)系時(shí) ： 教材P47圖239式中：M斷層延展長度 Hmax斷層最大落差 a、n待定系數(shù) 39影響斷層延展深度的因素：(1) 巖層的物理力學(xué)性質(zhì)；(2) 斷層的產(chǎn)狀 。 原蘇聯(lián)A.

17、 C. 扎布羅金(1972，1974)在研究斷層面上斷距變化特征之后，概括出一個(gè)斷層面模式，這個(gè)模式把斷層看做一個(gè)巖石差異移動(dòng)的封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)中心具有最大的真斷距（總斷距），并向邊緣逐漸減小至零。 3. 斷層的延展深度 40斷層模線圖用于反映斷層面上斷距變化總特征的真斷距等值線圖，圖上真斷距等值線呈封閉的同心曲線，從中心向邊緣真斷距值逐漸減小，零值線圈定了模線圖的輪廓。斷層模線圖的典型形態(tài)是對(duì)稱的橢圓。 教材P49圖24141大量事實(shí)表明：斷層模線圖的橢圓短軸H平行于斷層的滑動(dòng)方向，橢圓長軸L垂直于斷層滑動(dòng)方向。根據(jù)庫茨巴斯煤產(chǎn)地大量的統(tǒng)計(jì)資料，斷層模線圖的長短軸和最大真斷距之間的數(shù)量關(guān)系為

18、： Rmax：H：L1：20：60 42二、根據(jù)地質(zhì)規(guī)律預(yù)測巖層和煤層中的各種構(gòu)造形跡，都是地質(zhì)歷史時(shí)期中區(qū)域或局部的構(gòu)造應(yīng)力場的變形產(chǎn)物，它們之間存在著普遍的內(nèi)在聯(lián)系：在空間上顯現(xiàn)出固有的展布特征和組合型式，在時(shí)間上表現(xiàn)出一定的演化序列。因此，廣泛收集構(gòu)造資料，深入分析、研究它們的展布和演化規(guī)律，不僅可以實(shí)現(xiàn)礦井構(gòu)造的定性評(píng)價(jià)和預(yù)測，也是定量評(píng)價(jià)和預(yù)測不可缺少的基礎(chǔ)工作。 43根據(jù)地質(zhì)規(guī)律評(píng)價(jià)預(yù)測的具體方法有：構(gòu)造展布規(guī)律分析、構(gòu)造組合型式分析、構(gòu)造應(yīng)力場分析等等。 1、根據(jù)構(gòu)造的展布特征預(yù)測 地質(zhì)體受外力作用而形變，其構(gòu)造形跡的展布是有規(guī)律可循的。我們現(xiàn)在看到的構(gòu)造形跡，是由不同序列的構(gòu)造

19、相互疊加、復(fù)合而成的一幅綜合的圖像。44構(gòu)造形跡的展布在一個(gè)礦區(qū)或礦井，甚至在一個(gè)采區(qū)，都可以找到一定的規(guī)律，可以歸納為：方向性、成帶性、對(duì)稱性、等距性、遞變性和分區(qū)性。方向性：構(gòu)造形跡是地應(yīng)力作用的結(jié)果，地應(yīng)力是一種矢量，有作用方向，因此在這種定向應(yīng)力作用下形成的構(gòu)造形跡必然具有方向性。比如：NS向的擠壓應(yīng)力形成的褶皺的走向必然是EW向的。45河北井陘二礦北斜井區(qū)構(gòu)造預(yù)測 教材P43圖234 分析構(gòu)造的方向性時(shí)，要重點(diǎn)查明不同構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期的區(qū)域主應(yīng)力方向，以及引起方向改變的先期構(gòu)造、邊界條件等，對(duì)不同期次的構(gòu)造形跡要進(jìn)行篩分：誰主誰次，誰先誰后。 46成帶性：各方向的構(gòu)造往往密集分布形成復(fù)雜

20、的構(gòu)造帶。在礦井內(nèi)出現(xiàn)最多、也是影響采煤最嚴(yán)重的是小斷層，而這些小斷層往往沿一定的構(gòu)造部位和方向成條帶狀密集分布。比如：大的斷裂兩側(cè)附近常有伴生的小斷層分布。 4748對(duì)稱性：構(gòu)造的對(duì)稱性是指同級(jí)構(gòu)造大體呈現(xiàn)鏡像反映配置的性質(zhì)，主要出現(xiàn)在波狀構(gòu)造成褶皺的地區(qū)。等距性：構(gòu)造應(yīng)力在一定部位通過形成斷裂或其他構(gòu)造，其應(yīng)變能量在一定范圍內(nèi)得到釋放，如果外力大小和作用方式不變，巖層力學(xué)性質(zhì)大致均勻，則相隔一定距離后，應(yīng)力再次集中，并形成同樣性質(zhì)的構(gòu)造。如此，應(yīng)變能不斷地聚集、釋放，再聚集、再釋放，則可以形成等距性構(gòu)造。 495051遞變性：遞變性與等距性相反，它是指構(gòu)造的復(fù)雜程度，或者小斷層的密度，由密

21、到疏、由復(fù)雜到簡單，依次遞減，最后過渡到構(gòu)造簡單的平緩地區(qū)。這種規(guī)律說明構(gòu)造動(dòng)力來自單一方向，且它是在構(gòu)造應(yīng)力逐漸減弱的過程中形成的。 52分區(qū)性：一個(gè)礦區(qū)或礦井，可按照構(gòu)造的展布特征、組合型式和復(fù)雜程度等劃分出不同區(qū)域，是構(gòu)造發(fā)育不均勻的客觀反映，也是進(jìn)行礦井構(gòu)造預(yù)測的常用方法。 53發(fā)生在巖層中的構(gòu)造形跡，它們?cè)诳臻g上有一定的展布規(guī)律，在時(shí)間上有一定的演化序列。如果對(duì)一個(gè)地區(qū)已經(jīng)揭露的各種構(gòu)造形跡，經(jīng)過詳細(xì)研究之后，認(rèn)識(shí)了它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而建立起某種構(gòu)造組合型式，那么就可根據(jù)這個(gè)構(gòu)造組合型式中各種構(gòu)造的展布規(guī)律，來預(yù)測其它未見部分的構(gòu)造特點(diǎn)。 2、根據(jù)構(gòu)造組合型式預(yù)測54在自然界中確

22、實(shí)存在著許多具有標(biāo)準(zhǔn)型式的構(gòu)造組合：如多字形、入字形（羽狀構(gòu)造）、棋盤格構(gòu)造、帚狀構(gòu)造等等。根據(jù)構(gòu)造組合展布規(guī)律進(jìn)行礦井構(gòu)造預(yù)測時(shí)，要具體分析構(gòu)造所處的邊界條件，篩分不同期次和級(jí)別的構(gòu)造，鑒別構(gòu)造彼此之間的疊加、干撓和改造關(guān)系，等等。 55主干斷層為壓剪性逆平移斷層56各種構(gòu)造形跡都是巖層受力變形的產(chǎn)物。因此，研究礦區(qū)或礦井范圍內(nèi)各地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力場和應(yīng)變場特征，其中包括恢復(fù)各點(diǎn)的主應(yīng)力軸的方向和大小，測量主應(yīng)變軸的方位和應(yīng)變量，對(duì)預(yù)測構(gòu)造的發(fā)育和展布規(guī)律都具有一定的實(shí)際意義。 3、根據(jù)應(yīng)力和應(yīng)變特征預(yù)測 57赤平投影方法分析構(gòu)造應(yīng)力場：是根據(jù)各種構(gòu)造形跡的力學(xué)性質(zhì)、組合與配置特征、切割與疊

23、加關(guān)系，恢復(fù)各期應(yīng)力場的主應(yīng)力和最大剪應(yīng)力方向。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測定的巖石強(qiáng)度和野外測量的巖石剪裂角，概略計(jì)算出各點(diǎn)的主應(yīng)力和最大剪應(yīng)力數(shù)值。利用上述成果，編繪出構(gòu)造應(yīng)力網(wǎng)絡(luò)圖和應(yīng)力等值線圖。5859有限應(yīng)變測量方法：是通過測量和統(tǒng)計(jì)變形巖石內(nèi)原始形狀已知的標(biāo)志物（晶體）在變形后的形態(tài)變化，確定構(gòu)造各部分應(yīng)變主軸方位、大小的方法。它可定性或定量評(píng)定構(gòu)造的變形特征和強(qiáng)度，是一種很實(shí)用的構(gòu)造預(yù)測方法。 60物理模擬（泥巴模擬、光彈模擬等）和數(shù)值模擬（有限元、邊界元、離散元以及差分等）方法，可用來分析構(gòu)造的成因機(jī)制，恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力場，推演構(gòu)造演化史。一般情況下，在褶皺軸部和斷層附近常有派生局部應(yīng)力場的作

24、用；在先成斷裂的端點(diǎn)、拐點(diǎn)、分支點(diǎn)、錯(cuò)列點(diǎn)和待交匯點(diǎn)附近容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。 61三、趨勢面預(yù)測趨勢面分析是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中的多元回歸分析原理，將地質(zhì)變量（特征）區(qū)分為區(qū)域性變化分量和局部性變化分量，從而研究地質(zhì)變量（特征）的空間分布和變化規(guī)律的一種數(shù)學(xué)方法。所謂趨勢是指事物發(fā)展或變化的主體，它不受局部因素的影響，而是受總的規(guī)律的支配。1、趨勢面的概念62地質(zhì)變量的觀測值（X地），如煤層厚度、頂?shù)装鍢?biāo)高等，可以用數(shù)學(xué)方法區(qū)分為趨勢部分（X趨）和偏差部分（X偏），而后者又可分為局部偏差（X局）和隨機(jī)偏差（X隨）。上述關(guān)系可用下式表示： X地X趨X局（X隨）如果把地質(zhì)變量看作因變量，把二維空間的X、

25、Y地理坐標(biāo)看作自變量，則地質(zhì)變量在二維空間的變化是一個(gè)面，如果能找到一個(gè)面代表其總的變化趨勢，則這個(gè)反映地質(zhì)變量趨勢性變化的面，就稱為趨勢面。趨勢面分析就是找到一個(gè)數(shù)學(xué)面，來代表或擬合地質(zhì)變量中的區(qū)域性變化，從而發(fā)現(xiàn)其區(qū)域性變化規(guī)律。63偏差值是用實(shí)際值減去趨勢值，因此，對(duì)于斷層而言，其一盤表現(xiàn)為正異常，另一盤則表現(xiàn)為負(fù)異常。正、負(fù)異常帶之間的零值線，基本上就是斷層的位置。在較低次的偏差圖中，正斷層一般上盤表現(xiàn)為正異常，下盤表現(xiàn)為負(fù)異常，斷層的傾向則是由正異常帶向負(fù)異常帶（下圖）。在次數(shù)較高的偏差圖中，由于趨勢面擬合程度較高，這種規(guī)律則表現(xiàn)得不太明顯。2、偏差分析根據(jù)斷層兩盤的異常判斷斷層64擬合的偏差同樣可以反映褶皺的形態(tài)，一般用1次