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赵家寨井田内地质构造较为复杂,滹沱背斜为主体构造,同时分布断层较多。研究区内主要含水层有第四系、新近系各砂岩含水层以及石炭系太原组、奥陶系各灰岩含水层。本文在全面收集赵家寨煤矿地质和水文地质资料的基础上,进行整理分析,为加强对矿井水的防治,对煤层顶板导水裂隙带和底板扰动裂隙带进行研究,各含水层与矿井涌水量的水力联系进行分析,对矿井涌水量时间序列进行模拟和预测。采用的方法主要有分形理论和灰色系统理论,得到以下结论:(1)煤层底板含水层与矿井涌水联系密切,新近系砂砾石层(水)对矿井涌水量补给不明显。因背斜轴部基岩厚度薄,这些地段在开采时导水裂隙带会涉及新近系,根据工作面长度得到当底板隔水层厚度小于18.5m时要注意底板突水。(2)着重分析赵家寨煤矿的矿井涌水量时间序列。首先以分形理论为基础,使用R/S分析和分维值法对其进行了趋势分析和预测,发现矿井涌水量时间序列具有长程相关性,未来涌水量会保持缓慢下降的趋势;矿井涌水量时间序列分维值较大时其波动性明显。(3)灰色理论为基础,对矿井涌水量时间序列与各个含水层水进行了关联分析,得出关联度与之最大的是L7-8含水层。这与矿方L7-8含水层是矿井涌水量主要影响因素的结论一致。应用不同灰色建模方法对2013年矿井涌水量进行了模拟和预测,模拟值相对误差分别为0.9%和4.8%,效果均较好,两种模型预测2014年前三个月的涌水量分别为1063m3/h、1053m3/h、1044m3/h和1111m3/h、1108m3/h、1106m3/h。