Vol.17 No.I 李玉等：冲击地压发生前微震活动时空变化的分形特征 .13· D=logN(s)/log(1/s) 图2(a)为11月5日3231工作面发生冲击之前微震活动的时间分维.图2b)为11月5 日至22日的分维，从微震活动资料和分维计算结果中可以看到，11月5日前3231工作面 的微震活动较为稳定，所对应的微震序列的时间分维值也较高.而11月5日后该工作面的 微震频度和能级均有明显的提高，对应的微震序列的时间分维值较低，从图中还可看到，在 工作面发生冲击之前，其微展活动的时间分维处于低值，由此可以得出结论：对于能级较小 的、稳定的微震频度变化，其所对应的微震活动的时间分维值较高；而对于频度变化较大或 能级较高的微震活动，其所对应的时间分维值较低，工作面发生冲击前，微震活动在时间上 的分维处于低值， 我们还对1986~1990年间的一些冲击地压发生前微震序列的时空变化进行了分维结构 分析.所得结果证实了上述结论，图3为部分结果.这些结果表明门头沟煤矿工作面冲击发生 前的各微震群序列存在分维结构，冲击发生前某一时期内各微震群序列的分维从一较高的值 过渡到一较低的值，且低分维值均小于0.5，其取值范围在0.46~0.2之内.在地震分形分析 中，一般认为大震前的震群序列分维值低于0.5.显然，门头沟煤矿井下工作面附近冲击地压 发生前的微震序列的分维值也遵循这一统计规律， 3结论 研究结果表明，微震活动的频度变化、能级大小以及稳定性可以通过微震活动的时间分维 值定量描述；分维低值的出现则预示着工作面冲击地压的来临.可以认为用分形分维方法来 解释冲击地压发生前的微震序列变化的物理实质，以及以冲击前微震活动的时空分维作为判 断矿山冲击地压发生与否的指标之一应是可行的.但是，由于冲击地压产生原因的多样性和 复杂性，以及为使微震活动的时空分维成为冲击地压预测中的1个可靠的物理量，仍然需要进 行大量的微震活动时空变化的统计分维的计算和分析. 矿山井下冲击地压发生前的微震活动是1个复杂的分形结构，它应是由大量不同分维数 的子集合交错迭加构成的.冲击前微震序列的时空分维结构仅仅是冲击地压显现信息的一个 方面.因此，冲击地压显现的分形与物理机制仍是我们继续探讨的课题. 参考文献 1 Coughlin J,Kranz R.New Approaches to Studying Rock Burst-Associated Seismicity in Mines. In:Proc 32nd U S Sympo on Rock Mechanics.Rotterdam:Balkema,1991.491~500 2谢和平，P心auWG.岩爆的分形特征和机理.岩石力学与工程学报，1993,12(1)：28~37Vo l . 17 N o . 1 李 玉 等: 冲击地压发 生前 微震 活动时空 变化的 分形特征 . 13 . D = l o g N ( s ) / 1 0 9 ( l / s ) 图 2( a) 为 1 月 5 日 32 31 工作 面 发 生 冲 击 之 前 微 震 活 动 的 时 间分 维 . 图 2 伪) 为 1 月 5 日至 2 日的分 维 . 从微震 活动 资料 和分维计算结 果 中可 以 看 到 , n 月 5 日前 32 31 工 作 面 的微 震活 动较 为稳 定 , 所对 应 的微震 序列 的 时 间分维 值也 较 高 . 而 1 月 5 日后 该工 作 面 的 微震频度 和能 级均 有 明显 的提 高 , 对应 的微震 序 列 的时 间分 维值 较低 . 从图 中还可 看到 , 在 工作 面 发生冲 击 之前 , 其微 震 活动 的时 间分维处于低 值 . 由此 可 以 得 出结 论 : 对于 能级 较小 的 、 稳 定 的微 震 频度 变化 , 其所 对应 的微震 活动 的 时间分维值 较 高 ; 而 对于 频度 变化较大或 能级较 高 的微 震 活动 , 其所 对应 的 时间分 维值较低 . 工作 面发 生 冲击 前 , 微震 活 动在 时间上 的分 维处于低 值 . 我们还对 1 986 一 19 90 年 间 的一些 冲击 地 压发 生前 微震 序列 的 时空 变化进行 了分维结 构 分析 . 所 得 结果证 实 了上述 结论 , 图 3 为部 分结果 . 这 些结 果表 明 门头 沟 煤 矿 工 作 面 冲 击 发 生 前的各微 震群 序列 存在 分维 结 构 . 冲 击发 生前 某 一 时期 内各微 震群 序 列 的分 维 从一 较 高 的值 过渡到 一较低 的值 , 且 低分 维值均小 于 .0 5 , 其取值范 围在 0 .4 6 一 .0 2 之 内 . 在地 震分形 分析 中 , 一般 认 为大震前 的震群 序列 分 维值低 于 0 . 5 . 显然 , 门头沟 煤矿 井 下 工 作 面 附 近 冲 击 地 压 发生 前 的微震序列 的分维值也遵 循这 一 统计规律 . 3 结 论 研究结 果表 明 , 微震 活 动 的频度 变化 、 能级 大小 以 及 稳定 性可 以 通 过微 震 活动 的 时 间分 维 值定 量描述 ; 分 维低 值 的 出现则 预示 着工 作 面 冲 击 地 压 的 来 临 . 可 以 认 为 用分 形 分维 方 法 来 解 释 冲击地 压发 生前 的微 震 序列 变化 的物 理 实质 , 以 及 以 冲击 前微 震 活 动 的 时 空 分 维 作 为 判 断矿 山 冲击 地压 发 生与否 的 指标 之一 应是 可 行 的 . 但 是 , 由于 冲击 地 压 产 生 原 因 的 多 样性 和 复 杂性 , 以 及为 使微 震 活动 的时 空分 维成 为 冲击 地 压 预 测 中的 1 个 可靠的物理量 , 仍 然需要进 行大 量 的微震 活 动 时空变 化 的统计分 维 的计算 和分 析 . 矿 山井 下 冲击 地压 发生 前 的微震 活 动是 1 个 复杂 的分 形结 构 , 它 应 是 由大 量 不 同分 维 数 的子集合 交错 迭 加构成 的 . 冲 击前 微震 序 列 的 时空分 维 结构 仅仅 是冲 击 地 压 显 现 信息 的一 个 方 面 . 因此 , 冲击 地 压显 现 的分形 与物理 机制 仍是我 们继 续 探讨的课 题 . 参 考 文 献 1 C o u g h li n J , K r a n z R . N e w AP P r o a e h e s t o St u d y i n g R o e k B u rs t 一 sA s o c i a t e d eS i s 而 e i t y i n M i n es . nI : P r o e 3 2 n d U 5 S y l l l P o o n R o e k M e e h a n i cs . R o t t e r d a m : B a lk e am , 19 9 1 . 4 9 1 一 500 2 谢和 平 , P ar 蚀乏 u W G . 岩爆 的分形特 征和 机理 . 岩 石力学 与工 程学报 , 1卯3 , 12 ( l) 二 28 一 37