煤炭开采与岩层控制的空间尺度分析

摘要

cqvip:论述了煤炭开采与岩层控制研究中涉及到的不同空间尺度,从全球尺度到煤体中的纳米级微孔隙.包括全球煤炭资源、煤田、矿区与井田、采掘钻空间、岩石力学试验、煤岩组分与结构、支护与加固材料组分及结构的尺度分布.介绍了不同尺度范围内煤炭开采与岩层控制的主要研究内容及研究方法.指出煤炭开采与岩层控制研究的空间尺度集中分布在10^-10~10^7m之间,跨17个数量级.不同尺度研究的重点内容不同,研究方法也不同.岩层控制中的一些岩层结构只能出现在一定尺度内.巷道与采场顶板中形成的梁、拱、层、壳等结构的尺度一般为10^-1-10^2m,远离这些尺度,岩层结构无法形成.岩层控制研究中,有些问题,如软岩遇水软化和膨胀,煤层的渗透性等必须从微观尺度开始研究;有些问题,如研究巷道和采场周围应力场与位移场分布,一般只需了解煤岩层的宏观物理力学性质即可;而还有些问题,如岩石的破裂,需从微观到宏观不同尺度进行研究.目前,从宏观、细观到微观的多尺度研究方法已在煤炭开采与岩层控制研究中得到广泛应用,不同尺度之间的相互联系非常重要.