康红普. 煤炭开采与岩层控制的时间尺度分析[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2021，3( 1 )：013538.
KANG Hongpu. Temporal scale analysis on coal mining and strata control technologies[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2021，3( 1 )：013538.
煤炭开采与岩层控制的时间尺度分析
康 红 普1,2,3
( 1. 中煤科工开采研究院有限公司，北京 100013；2. 煤炭科学研究总院 开采研究分院，北京 100013；3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013 )
摘 要：论述煤炭开采与岩层控制研究中涉及到的不同时间尺度，从全球最早的成煤地质年代到超动态的亚微秒级。包括不同成煤期，世界煤炭开采历史，矿区、矿井的服务年限及开采参数，静态、动态煤岩力学试验，煤岩破碎，围岩变形与破坏及煤矿动力灾害的时间尺度分布。指出煤炭开采与岩层控制研究的时间尺度集中分布在10-7～1016 s，跨23个数量级。在地质年代尺度上，可研究煤的形成、煤盆地演化、煤系地层应力场演化等内容。井工煤矿开采划分成不同矿区、矿井、水平、采区、区段进行，不同阶段的时间尺度不同。煤岩力学试验从蠕变到超动态，时间尺度范围为10-7～109 s。岩石蠕变实验时间有的可达数年，而岩石动态破坏时间有的仅为微秒级。煤岩破碎、采掘空间维护是煤炭开采与岩层控制的两大任务，前者涉及凿岩、爆破、机械截割振动等动态问题，研究时间单位常用秒、毫秒、微秒；后者包括采场与巷道围岩控制。采场是移动场所，围岩变形、破坏、垮落及支架阻力变化较快，常以分、小时为时间单位；巷道服务时间较长，围岩变形与破坏的时效性较强，描述巷道变形与支护体受力变化的时间单位多为天、周及月。冲击地压等煤矿动力灾害持续时间仅为几秒到几十秒，研究冲击地压发生、发展及破坏过程，应从毫秒甚至更小的尺度上进行。不同的煤炭开采与岩层控制问题需要在不同的时间尺度研究。有些问题需要进行多时间尺度研究，才能发现问题的本质。世界煤炭开采已有2 000多年的历史，特别是最近60多年，煤炭开采实现了重大技术革命。但大规模煤炭开采也带来一系列问题，如何继续做好煤炭开采与岩层控制工作，需要新思路、新工艺、新技术。
关键词：煤炭开采；岩层控制；时间尺度；静态；动态；围岩变形；时效性
作者简介：康红普(1965—)，男，山西五台人，中国工程院院士。
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