模糊数学论文
进入21世纪以来，我国煤炭开采进入一个飞速发展的时代，煤炭地质工作由之前的资源勘查阶段逐步跨入到矿井开发阶段，查清矿井的地质构造是矿井安全生产的重要前提，所以矿井地质的查明显得尤为重要，当前，矿井地质成为了煤田地质的研究热点，与以上的因素是分不开的。随着数学地质等学科的运用，矿井地质构造的规律越来越向定量分析方向发展[1-5].
矿井地质构造预测的研究主要是地震勘探技术和综合物探技术，相应的地质建模工作也发挥的越来越多的作用，像Gocad三维地质建模，FLC_3D,矿井构造评价系统等软件的应用，为地质构造的查明与预测，提供了精确的依据[6-8].
1井田地质概况
古书院矿位于晋城市北1km处，行政区划大部属晋城市城区管辖，北端小部分在泽州巴公镇境内。其地理坐标为东经112°48′34″-112°52′56″，北纬35°30′33″-35°34′15″。该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东西长7km,南北宽5km,面积24.417km2.（采矿证上为25.418km2,其中含划归七岭煤矿面积1.001km2）。古书院井田位于沁水煤田东南部，晋城矿区东部，井田内基岩主要分布于井田北部、西北部山梁及中南部沟谷零星地段，新生界覆盖层主要分布在井田中南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。从地质力学角度分析，位于太行隆起与秦岭纬向构造带的复合部位。这些不同时期、不同方向应力的叠加作用，形成了现存的构造形迹。
井田西部边界为白马寺逆断层，南部因秦岭纬向构造的阻挡，而呈现以东西向为主的构造形式。新华夏构造控制控制着古书院井田内地层，地层走向与构造基本一致，倾向NWW,倾角3-11°，靠近构造线附近地层倾角最大大于30°，甚至达70°。白马寺逆断层控制着西部的几个连续的EW向的向，背斜。井田东部主要为轴褶曲，在矿井生产中发现有许多断裂、冲刷，陷落柱等小型构造。
2趋势面分析
本次工作中选取研究区的是15号煤煤层底板标高和煤层厚度作为地质变量，因为通过钻孔资料可知15号煤层的煤层厚并且全区可采，所以具有代表性。通过分析煤层底板标高的趋势面，研究讨论含煤岩系形成以后的地质构造发育特征；通过煤层厚度趋势面分析，研究含煤建造形成时的构造条件（即同沉积构造）及煤层空间形态和煤层厚度变化，为后期的开采提供地质资料。将钻孔数据坐标（x,y），计作为自变量，因变量用z（煤层底板标高）来表示。趋势面分析的基本数据由每个见煤钻孔的3个数据xyz表示，然后建立二维多项式趋势面数学模型。依次进行l-4次趋势面分析[9-11].
图l是15号煤底板等值线图（克里格插值后），其大致呈现了古书院矿的构造格局。从15号煤底板高程一次趋势面图（图2）中，可反映15号煤层形态为单斜构造，其走向为矿井的北西或南东，倾向为矿井的西北向，与15号煤底板等值线图有所差异，说明一次趋势面拟合度低，不能完全反应15号煤层形态。从15号煤底板高程二次趋势面图（图3）中，可反映15号煤层形态为矿井北部为向西北倾斜的单斜构造，西北部为向北西倾斜的单斜构造，西南部为向南西倾斜的单斜构造，东部为向北东和北西倾斜的单斜构造，15号煤底板高程二次趋势面图（图3）的煤层形态与15号煤底板标高等值线图的煤层形态相吻合，经过分析对比，底板高程二次趋势面图（图3）是反映15号煤层总体形态的最佳图件。泥炭沼泽基底不平和同沉积构造（同沉积构造是指在含煤岩系沉积过程中，伴随缓慢的地壳运动，形成的背斜、向斜和断裂）都会影响煤层厚度和形体的变化，所以我们根据矿井煤层厚度变化反推矿井同沉积构造和古构造。煤层厚度的趋势面图是反映区域煤层厚度变化的最佳图件，通过15号煤层厚度的多次趋势面分析来研究含煤建造形成时的构造条件。从15号煤厚度一次趋势面图（图4）中，可反映出从东南到西北一线煤层的厚度是均匀增厚的，说明15号煤的形成基底从南东到北西是逐渐抬升的。其他二次、三次、四次和一次相同，矿井15号煤的沉积基底可推断为东低西高和南低北高的形态。
3偏差分析
趋势面是拟合地质变量的区域性变化，从而发现区域变化规律，而偏差分析则是去掉地质变量中的区域性分量，从而也就能更清晰地发现局部异常。而异常现象对地质构造的解释具有更为重要的意义，尤其是对断层的解释。
为此，在作趋势面分析的同时，也作出了各次的偏差分析。图中用红线标出的是偏差的零值线，是推断构造的主要依据，由于底板高程2次趋势面图（图3）与煤层的总体形态基本吻合，最能够反映煤层产状的总体变化，因此底板高程2次偏差图（图6）最能够反应井田的地质构造细节，还不会因为次数高而计算复杂，造成趋势面过多曲折影响构造分析，根据分析图件，底板高程2次偏差图（图6）可作为构造推断预测的主要图件。
因为底板高程1次偏差图（图5）也能反映出主体构造，所以将1、2次偏差图结合进行地质构造的预测，并参考其它各次趋势图和偏差图，并且绘制15号煤底板标高构造解译成果图（图8）。
从15号煤底板高程一次偏差图（图5）中可以看出，在古补91、古补96、古补99、古补81和古补98五孔连线的西侧，有一条异常带，其位置为矿区的边界，上述断层位置与解析成果图（图8）中白马寺逆掩断层位置相符（并且有上述钻孔验证），可推断为白马寺逆掩断层，根据异常条带两侧的异常值推测断距最大约为20m.
另外15号煤底板高程二次偏差图（图6）中在古补73、古补79和102三孔连线的东侧，有一条不太明显的异常带，其大致向矿井的南北延伸，规摸不是很大，同过和煤层底板高程五次偏差图（图7）比对，确定了位置古补79钻孔附近，与解析成果图（图8）F59断层位置一样，可推断为F59断层，根据异常条带两侧的异常值推测最大断距大约10m.
在15号煤底板高程二次偏差图（图6）中，矿井东北部有一条异常带，位置大约在补13、补70和钻孔132附近，大致走向为东北或西南，与F31断层和F32断层相符，两条断层规模不大，均为正断层，组成中等规模地堑构造，根据异常带两侧异常值可推测两条断层落差均在5米左右。
在15号煤底板高程二次偏差图（图6）中，矿井南部有一条异常带，其位置在钻孔102、补66和古补86附近，其大致走向约为西东方向，倾向为东北方向，根据异常带两侧异常值可推测两条断层落差较小，在5m以下。在15号煤底板高程二次偏差图（图6）中，补63、125和补13北部有一条异常带，大致走向为东西方向，可能是因为断层造成的异常，在其正东方有F31断层/F32断层，可推测为其断层的延伸。从15号煤层底板高程二次偏差及构造解析成果图（图8）中可以看出，在F1、F2、F3断层处出现异常带，并且在矿井中西部发现一条新断层。
4结论
通过对15号煤底板标高趋势面图及偏差图和15号煤层厚度趋势面图及偏差图分析可以得出以下结论：
（1）通过15号煤底板趋势面分析，得出矿井煤层的总体形态为矿井北部为向西北-北倾斜的单斜构造，西南部为向东北倾斜的单斜构造，东部为向西倾斜的单斜构造。
（2）通过15号煤层厚度趋势面分析，得出矿井15号煤层的沉积基底为东高西低和南高北低的形态，说明矿井15号煤沉积基底受到太行隆起区的影响。
（3）通过15号煤底板偏差图分析，得出了矿井的局部变化，矿井有六条断层，五条断层位置与解析成果图（图8）的断层位置相同，即：白马寺断层、F59、F10、F32和F31断层，在三次偏差图中，矿井的西南角有一条异常带，大致走向为东西走向，可能是断层造成异常，可推断为断层，具体推断为断层的延伸。
（4）通过15号煤层厚度偏差图分析，得出15号煤层的沉积基底局部不平。
（5）建议进一步进行物探等技术手段探明矿井地质构造，为安全生产提供保障。
参考文献：
[1] 王桂梁，徐凤银。矿井构造预测[M].北京：煤炭工业出版社，1993.144-185.
[2] 赵明鹏。定量预测矿井断裂构造的构造力学解析法[J].煤炭学报，1996,21（10）：6-11.