中文摘要：

矿井突水发生和演变的过程，是一种既非确定性又非纯随机性的非线性复杂系统，影响突水各因子的动态变化不能满足经典统计学的前提条件。因此，用常规的线性时间序列模型去描述显得无能为力，而非线性动力学模型的建立目前尚有困难。尽管利用矿井水文地质、地理信息系统及其综合集成等方法对矿井突水现象进行研究取得了一定的成果，但由于缺乏定量的模型，仍不能解释矿井突水发生的内在机理。基于地下水动力学、水化学场理论，建立矿井突水水文地质模型；基于非线性理论、R/S分析方法，重建矿井突水空间时间序列的相空间，研究空间时间序列的非线性结构和非线性特征；通过研究矿井突水时间序列的空间变化，建立起矿井突水过程的空间时间序列模型，通过模型实现对矿井突水过程的模拟、控制和预测，从本质上揭示矿井突水过程的内在机理。因此，本项目的研究具有重要的理论和实际意义。

结论摘要：

我国许多矿区，尤其是华北各煤矿区的太行山东麓、燕山东段南麓的煤矿床普遍受底板岩溶水(包括太原统薄层灰岩岩溶水和奥陶系灰岩岩溶水)的严重威胁，致使在煤矿开采过程中突水淹井事故时有发生，严重影响煤矿正常生产。因此，研究矿井突水规律、特别是底板岩溶水的突水规律，并在此基础上采用有效的方法进行预测预报，为矿井突水的防治决策提供水文地质依据，已成为当前煤矿生产中亟待解决的重要课题。本项目通过对地下水动力学、水化学场的研究，揭示了矿井充水水源、充水通道和充水特征，掌握了矿井突水的主要水文地质因素，建立了矿井突水水文地质模型；利用非线性理论、R/S分析、混沌时间序列分析等方法，研究了矿井突水时间序列的非线性结构、非线性特征和空间变化。在此基础上，建立了矿井突水过程的空间时间序列模型，并通过定量模型实现了对矿井突水过程的模拟、控制和预测，从本质上揭示矿井突水过程的内在机理。通过本项目的研究，对揭示矿井突水过程的机理及空间时间序列模型在地学中的应用具有重要的理论和实际的意义。