冲击破坏过程微震波形多重分形及其时变响应特征

李楠¹，李保林²，陈栋²，孙炜辰³

1. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室2. 中国矿业大学安全工程学院3. 中国矿业大学孙越崎学院

摘 要：采用多重分形理论研究了冲击破坏过程不同阶段微震波形的多重分形及其时变响应特征,提出了将最大多重分维数D_maxq,多重分形谱参数Δα和Δf（α）作为煤矿微震波形多重分形特征量.研究表明:冲击诱发微震波形的多重分形特征明显强于冲击前后的常规微震波形;D_maxq和Δα能够反映微震波形的非均匀性和波动程度,D_maxq和Δα越大,微震波形的非均匀性和波动性越强,多重分形特征越明显;Δf（α）是反映微震波形信号中大小峰值所占比例的度量,Δf（α）越小表示微震波形中大峰值所占比例越大,即微震波能量越大.冲击破坏前微震波形多重分形特征量D_maxq,Δα和Δf（α）的时变响应具有明显的规律性,当D_maxq或Δα超过其下临界值并持续增加接近其上临界值时,或当Δf（α）小于其上临界值并持续降低接近其下临界值时,特别是当上述3种时变响应特征同时发生时,极易发生大的冲击破坏事件;微震波形多重分形特征量D_maxq,Δα和Δf（α）的时变响应特征能够作为有效的前兆信息对冲击地压进行监测预警.

关键词：冲击地压;微震波形;广义信息维;多重分形谱;特征量;时变响应;