GIS 在礦井斷裂構造分形計算中的應用

張滿倉，楊振華

（遼寧工程技術大學 礦業學院，遼寧 阜新 123000）

1 概 況

礦井斷裂構造對沖擊地壓等動力災害具有控制作用，量化分析斷裂構造復雜程度，能為礦井沖擊地壓等動力災害防治提供理論依據。一直以來，構造復雜程度只是定性評價，定量研究卻很少。但自分形與分維概念提出以來，分形理論就被應用到斷裂復雜程度評價中，并取得了豐富的成果。網格法是斷裂構造分維計算最常用的方法，為此眾多學者基于MapGIS 及SECTION 輔助軟件來統計不同分形尺度的網格數，其方法雖然具有可操作性，但較為繁瑣。因此，本文利用ArcGIS 軟件，以富力煤礦地質動力區劃確定的斷裂構造為研究對象，計算礦井斷裂的分形維數，揭示斷裂分形特征，優化了斷裂分維網格單元的統計計算方法，促進了GIS 在分維計算中的應用。

2 礦井斷裂構造劃分

地質動力區劃法是基于地質構造形成原理，通過查明區域地形地貌的形態與特征，對其進行分析，進而確定斷裂構造及斷塊間相互作用方式。以富力煤礦工程為研究對象，在不同的比例尺地形圖上，將斷裂構造劃分為Ⅰ～Ⅴ級。

基于地質動力區劃法，完成了鶴崗南部礦區Ⅰ～Ⅳ級斷裂劃分，并根據上述結果對富力煤礦進行Ⅴ級斷裂劃分，確定了富力煤礦Ⅴ級斷塊圖，如圖1 所示。圖中共包含21 條區劃斷裂，1 條Ⅲ級區劃斷裂、6 條Ⅳ級區劃斷裂和14 條Ⅴ級區劃斷裂。

圖1 富力煤礦Ⅴ級斷塊圖Fig.1 The V-level fault block diagram of Fuli Mine

區劃斷裂基本特征見表1，斷裂走向主要表現為NE 和NW 走向，地貌特征主要為構造階地和坡腳，Ⅴ級區劃斷裂的長度基本集中在1～3 km。……