断层分形与多重分形特征及其对突出分布的控制作用

为了定量化研究断层构造分布及演化特征，揭示断层构造分形特征对煤与瓦斯突出的控制作用，以焦作矿区断层体系为研究对象，利用单分形理论分析了焦作矿区断层体系的分形特征，利用多重分形理论分别对不同区域进行了多重分形研究，将单分形与多重分形特征进行了对比分析，绘制了多重分形谱，提取了多重分形特征参数，根据焦作矿区实际发生的突出事故的统计规律，将特征参数与突出分布规律进行对比研究，结果表明：焦作矿区断层体系具有明显的分形特征，分维值较好地反映了断层的复杂程度，分维值呈现分区特征，由凤凰山断层和峪河口分为3个区域，各区分形维数与断层的实际展布形态相吻合；单分形分析仅能反映断层复杂程度，未能反映煤与瓦斯突出分布的不均衡性，焦作矿区断层分布具有多重分形特征，且不同区域的多重分形谱形状具有明显差异性；多重分形谱对称性Δf及谱宽Δα等特征参数综合反映了构造背景、断层组合和运动方式的差异，对称性Δf代表了大概率子集和小概率子集的数目，表征了大、小断层的发育程度，谱宽Δα代表了分形结构概率分布不均匀的程度，表征了断层分布的均匀程度；不同区域断层的多重分形显现存在着必然的瓦斯地质原因，谱宽Δα与各区域瓦斯突出严重