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礦井災害多場耦合理論與防控技術 版權信息
- ISBN：9787030744715
- 條形碼：9787030744715 ; 978-7-03-074471-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
礦井災害多場耦合理論與防控技術 本書特色
以煤礦通風、瓦斯、火災、粉塵為研究對象，總結礦井災害防治理論與技術的現狀和進展
礦井災害多場耦合理論與防控技術 內容簡介
本書介紹了作者十余年來在礦井災害多場耦合理論與防控技術方面取得的研究成果。全書共7章，以煤礦通風、瓦斯、火災、粉塵（簡稱一通三防）為研究對象，總結礦井災害防治理論與技術的現狀和進展；梳理礦井災害的種類及其成因；系統闡述礦井災害的多場耦合控制方程、耦合致災機理和災害判別準則；分析瓦斯災害、自燃災害和粉塵災害的多場耦合基本特征，重點介紹采動煤巖體卸壓瓦斯、煤層鉆孔抽采瓦斯、采空區煤自燃火災、巷道粉塵運移等典型過程的多場耦合建模與計算；精選地面采動鉆井抽采技術、顆粒密封漏氣裂隙瓦斯抽采技術、脈動氣力壓裂煤層增透技術、煤自燃液氮防滅火技術、巷道干式過濾除塵技術等代表性應用成果；*后簡述礦井災害多物理量監測與預測方法，展望未來發展趨勢。
礦井災害多場耦合理論與防控技術 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 我國煤炭生產現狀與趨勢 1
1.2 礦井災害防治理論 2
1.2.1 礦井災害概述 2
1.2.2 礦井瓦斯防治理論 3
1.2.3 礦井火災防治理論 6
1.2.4 礦井粉塵防治理論 8
1.3 礦井災害防治技術 9
1.3.1 礦井瓦斯防治技術 9
1.3.2 礦井火災防治技術 11
1.3.3 礦井粉塵防治技術 12
1.4 礦井災害多場耦合理論現狀 14
參考文獻 15
第2章 礦井災害種類及形成 19
2.1 礦井災害的種類19
2.1.1 礦井瓦斯 19
2.1.2 礦井火災 25
2.1.3 礦井粉塵 29
2.2 礦井災害的形成 33
2.2.1 礦井瓦斯 33
2.2.2 礦井火災 37
2.2.3 礦井粉塵 46
2.3 礦井災害的多場耦合特征 48
2.3.1 礦井災害物理場的跨尺度特征 48
2.3.2 礦井災害多場耦合的基本理論 51
參考文獻 54
第3章 礦井災害多場耦合理論 56
3.1 控制方程體系 56
3.1.1 煤巖裂隙滲流場控制方程 56
3.1.2 煤巖巷道流體場控制方程 63
3.1.3 煤巖應力場控制方程 65
3.1.4 溫度場控制方程 68
3.2 礦井災害耦合關系 71
3.2.1 瓦斯災害氣-固-熱耦合機理 71
3.2.2 自燃災害氣-固-熱耦合機理 72
3.2.3 粉塵災害氣-固耦合機理 74
3.3 礦井災害判別準則 75
3.3.1 瓦斯災害判別準則 75
3.3.2 自燃災害判別準則 81
3.3.3 粉塵災害判別準則 85
參考文獻 87
第4章 瓦斯災害耦合理論分析與防控技術 89
4.1 瓦斯災害多物理場特征 89
4.1.1 地應力場 89
4.1.2 采動裂隙場 90
4.1.3 采空區氣體流動場 92
4.1.4 瓦斯滲流場 92
4.1.5 瓦斯濃度場 93
4.2 瓦斯災害耦合計算分析 95
4.2.1 采動煤巖體卸壓瓦斯多場耦合計算 95
4.2.2 煤層鉆孔瓦斯抽采多場耦合計算 104
4.3 煤層瓦斯抽采的安全準則和效率準則 121
4.3.1 煤層瓦斯抽采安全準則 123
4.3.2 煤層瓦斯抽采效率準則 132
4.4 地面采動鉆井高效抽采技術 139
4.4.1 地面鉆井控制單一煤層卸壓瓦斯流場模式 140
4.4.2 地面鉆井抽采被保護層卸壓瓦斯消突模式 150
4.5 固相顆粒密封漏氣裂隙瓦斯抽采技術 163
4.5.1 抽采鉆孔周邊煤巖裂隙區分布與滲流特性 164
4.5.2 煤巖裂隙內固相顆粒的堵塞行為 179
4.5.3 固相顆粒密封漏氣裂隙裝備與技術工藝 192
4.5.4 固相顆粒密封鉆孔漏氣裂隙工程應用 196
4.6 脈動氣力壓裂煤層增透技術 198
4.6.1 脈動氣力壓裂參數對煤體孔隙結構的影響 199
4.6.2 脈動氣力壓裂煤層增透工業性試驗 208
參考文獻 221
第5章 自燃災害耦合理論分析與防控技術224
5.1 自燃災害多物理場特征 224
5.2 自燃災害耦合計算分析 225
5.2.1 采空區自燃災害的多場耦合模型 225
5.2.2 采空區煤自燃多場耦合模型的驗證 233
5.2.3 采空區自燃與瓦斯共生災害多場耦合計算 236
5.3 煤自燃與瓦斯耦合致災的判定準則 247
5.3.1 煤自燃與瓦斯共生致災判定準則 247
5.3.2 采空區瓦斯抽采流場及安全度演化 248
5.4 煤自燃災害防控的液氮技術 264
5.4.1 液氮防滅火概述 265
5.4.2 跨尺度裂隙場內液氮傳熱傳質特性 266
5.4.3 液氮防滅火關鍵技術及裝備 275
5.4.4 復雜煤礦特大瓦斯燃爆事故處置 284
5.4.5 千萬噸級礦井極易自燃煤層液氮防滅火 287
5.4.6 煤礦空冷式液氮防滅火、降溫技術及工程應用 294
參考文獻 303
第6章 粉塵災害耦合理論分析與防控技術 305
6.1 粉塵災害多物理場特征 305
6.1.1 流場 305
6.1.2 粉塵濃度場 306
6.2 粉塵災害耦合計算分析 307
6.2.1 氣固兩相流建模 307
6.2.2 巷道粉塵顆粒受力機理 308
6.2.3 巷道粉塵運移追蹤模型 311
6.2.4 巷道粉塵運移的多場耦合計算 313
6.2.5 掘進工作面全粒徑粉塵分布可視化技術 318
6.3 粉塵災害防控技術330
6.3.1 粉塵災害防控常用技術 330
6.3.2 巷道干式過濾除塵技術 334
參考文獻 346
第7章 礦井災害多物理量監測與預測 349
7.1 多物理量監測概述 349
7.2 礦井災害多物理量監測方法 351
7.2.1 礦井通風監測 351
7.2.2 礦井瓦斯監測 359
7.2.3 礦井火災監測 365
7.2.4 礦井粉塵監測 368
7.3 礦井災害多物理量監測大數據分析 373
7.3.1 大數據分析技術特征 374
7.3.2 大數據分析流程 374
7.3.3 實例-工作面瓦斯涌出濃度趨勢預測方法 375
7.4 礦井災害多物理量監測展望 383
7.4.1 感知方法多樣化 384
7.4.2 數據分析平臺化 385
7.4.3 預測預警智能化 385
參考文獻 386
前言
第1章 緒論 1
1.1 我國煤炭生產現狀與趨勢 1
1.2 礦井災害防治理論 2
1.2.1 礦井災害概述 2
1.2.2 礦井瓦斯防治理論 3
1.2.3 礦井火災防治理論 6
1.2.4 礦井粉塵防治理論 8
1.3 礦井災害防治技術 9
1.3.1 礦井瓦斯防治技術 9
1.3.2 礦井火災防治技術 11
1.3.3 礦井粉塵防治技術 12
1.4 礦井災害多場耦合理論現狀 14
參考文獻 15
第2章 礦井災害種類及形成 19
2.1 礦井災害的種類19
2.1.1 礦井瓦斯 19
2.1.2 礦井火災 25
2.1.3 礦井粉塵 29
2.2 礦井災害的形成 33
2.2.1 礦井瓦斯 33
2.2.2 礦井火災 37
2.2.3 礦井粉塵 46
2.3 礦井災害的多場耦合特征 48
2.3.1 礦井災害物理場的跨尺度特征 48
2.3.2 礦井災害多場耦合的基本理論 51
參考文獻 54
第3章 礦井災害多場耦合理論 56
3.1 控制方程體系 56
3.1.1 煤巖裂隙滲流場控制方程 56
3.1.2 煤巖巷道流體場控制方程 63
3.1.3 煤巖應力場控制方程 65
3.1.4 溫度場控制方程 68
3.2 礦井災害耦合關系 71
3.2.1 瓦斯災害氣-固-熱耦合機理 71
3.2.2 自燃災害氣-固-熱耦合機理 72
3.2.3 粉塵災害氣-固耦合機理 74
3.3 礦井災害判別準則 75
3.3.1 瓦斯災害判別準則 75
3.3.2 自燃災害判別準則 81
3.3.3 粉塵災害判別準則 85
參考文獻 87
第4章 瓦斯災害耦合理論分析與防控技術 89
4.1 瓦斯災害多物理場特征 89
4.1.1 地應力場 89
4.1.2 采動裂隙場 90
4.1.3 采空區氣體流動場 92
4.1.4 瓦斯滲流場 92
4.1.5 瓦斯濃度場 93
4.2 瓦斯災害耦合計算分析 95
4.2.1 采動煤巖體卸壓瓦斯多場耦合計算 95
4.2.2 煤層鉆孔瓦斯抽采多場耦合計算 104
4.3 煤層瓦斯抽采的安全準則和效率準則 121
4.3.1 煤層瓦斯抽采安全準則 123
4.3.2 煤層瓦斯抽采效率準則 132
4.4 地面采動鉆井高效抽采技術 139
4.4.1 地面鉆井控制單一煤層卸壓瓦斯流場模式 140
4.4.2 地面鉆井抽采被保護層卸壓瓦斯消突模式 150
4.5 固相顆粒密封漏氣裂隙瓦斯抽采技術 163
4.5.1 抽采鉆孔周邊煤巖裂隙區分布與滲流特性 164
4.5.2 煤巖裂隙內固相顆粒的堵塞行為 179
4.5.3 固相顆粒密封漏氣裂隙裝備與技術工藝 192
4.5.4 固相顆粒密封鉆孔漏氣裂隙工程應用 196
4.6 脈動氣力壓裂煤層增透技術 198
4.6.1 脈動氣力壓裂參數對煤體孔隙結構的影響 199
4.6.2 脈動氣力壓裂煤層增透工業性試驗 208
參考文獻 221
第5章 自燃災害耦合理論分析與防控技術224
5.1 自燃災害多物理場特征 224
5.2 自燃災害耦合計算分析 225
5.2.1 采空區自燃災害的多場耦合模型 225
5.2.2 采空區煤自燃多場耦合模型的驗證 233
5.2.3 采空區自燃與瓦斯共生災害多場耦合計算 236
5.3 煤自燃與瓦斯耦合致災的判定準則 247
5.3.1 煤自燃與瓦斯共生致災判定準則 247
5.3.2 采空區瓦斯抽采流場及安全度演化 248
5.4 煤自燃災害防控的液氮技術 264
5.4.1 液氮防滅火概述 265
5.4.2 跨尺度裂隙場內液氮傳熱傳質特性 266
5.4.3 液氮防滅火關鍵技術及裝備 275
5.4.4 復雜煤礦特大瓦斯燃爆事故處置 284
5.4.5 千萬噸級礦井極易自燃煤層液氮防滅火 287
5.4.6 煤礦空冷式液氮防滅火、降溫技術及工程應用 294
參考文獻 303
第6章 粉塵災害耦合理論分析與防控技術 305
6.1 粉塵災害多物理場特征 305
6.1.1 流場 305
6.1.2 粉塵濃度場 306
6.2 粉塵災害耦合計算分析 307
6.2.1 氣固兩相流建模 307
6.2.2 巷道粉塵顆粒受力機理 308
6.2.3 巷道粉塵運移追蹤模型 311
6.2.4 巷道粉塵運移的多場耦合計算 313
6.2.5 掘進工作面全粒徑粉塵分布可視化技術 318
6.3 粉塵災害防控技術330
6.3.1 粉塵災害防控常用技術 330
6.3.2 巷道干式過濾除塵技術 334
參考文獻 346
第7章 礦井災害多物理量監測與預測 349
7.1 多物理量監測概述 349
7.2 礦井災害多物理量監測方法 351
7.2.1 礦井通風監測 351
7.2.2 礦井瓦斯監測 359
7.2.3 礦井火災監測 365
7.2.4 礦井粉塵監測 368
7.3 礦井災害多物理量監測大數據分析 373
7.3.1 大數據分析技術特征 374
7.3.2 大數據分析流程 374
7.3.3 實例-工作面瓦斯涌出濃度趨勢預測方法 375
7.4 礦井災害多物理量監測展望 383
7.4.1 感知方法多樣化 384
7.4.2 數據分析平臺化 385
7.4.3 預測預警智能化 385
參考文獻 386
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礦井災害多場耦合理論與防控技術 節選
第1章緒論 1.1我國煤炭生產現狀與趨勢 我國煤炭資源量占世界已探明煤炭資源總量的11.1%，煤炭生產與消費均居世界**位[1]。根據自然資源部公布的數據，截至2020年我國煤炭資源儲量為1622.88億t，1949年至今累計煤炭生產量達960億t以上。從生產側來看，我國煤炭生產總量呈持續上升態勢，2016年原煤產量達34.1億t，2021年增至 41.3億t，同比增長5.7%，創歷史新高；從消費側來看，我國煤炭的能源主體地位仍舊牢固，2016年煤炭消費量為38.8億t，2021年增至42.2億t，同比增長4.6%，煤炭消費量占能源消費總量的56.0%[2]。另外，全球氣候變暖對地球生命系統造成嚴重威脅，世界各國就嚴格控制二氧化碳排放量以*大限度地降低溫室氣體輸出達成了共識。2016年，我國作為批準締約方加入了《巴黎協定》，并且在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中專門提出，制定2030年前碳排放達峰行動方案，完善能源消費總量和強度雙控制度，推動能源清潔低碳安全高效利用。根據國務院發展研究中心資源與環境政策研究所所著的《中國能源革命進展報告（2020）》，2019年中國非化石能源消費占比與世界平均水平基本一致，已超過15.0%；與世界平均煤炭消費占比水平相比，中國從2015年占比的63.7%、高出36個百分點逐步降至高約30個百分點；“十三五”期間每年非化石能源替代煤炭的碳減排量近7億t二氧化碳，五年累計減排約35億t二氧化碳[3]。不難預見，未來煤炭行業必將面臨史無前例的巨大挑戰。 然而，以煤為主的能源資源稟賦和經濟社會發展所處階段，決定了未來相當長一段時間內，我國經濟社會發展仍將離不開煤炭。碳達峰碳中和需要長期努力才能實現，在2030年前的近10年碳達峰過程中，以及在2060年前的近40年碳中和過程中，仍需要煤炭發揮基礎能源作用，做好經濟社會發展的能源兜底保障。客觀研判碳達峰碳中和目標下我國能源消費結構和煤炭消費演變趨勢，科學規劃煤炭生產規模和產量，推動煤炭行業與經濟社會同步實現高質量發展，支撐新能源穩定接續以煤為主的化石能源成為主體能源，是實現碳達峰碳中和、能源安全穩定供應雙重目標的客觀要求[4]。2021年5月，中國煤炭工業協會印發的《煤炭工業“十四五”高質量發展指導意見》（以下簡稱《意見》）提出，到“十四五”末，全國煤炭產量控制在41億t左右，全國煤炭消費量控制在42億t左右，年均消費增長1%左右。《意見》明確了“十四五”發展目標，要求將全國煤礦數量控制在4000處以內，大型煤礦產量占85%以上，大型煤炭基地產量占97%以上；建成煤礦智能化采掘工作面1000處以上；建成千萬噸級礦井（露天）數量65處、產能超過10億t/a。另外，全國礦山安全生產形勢持續穩定好轉，2021年煤礦發生事故91起、死亡178人，同比分別下降26%和21.9%，煤炭百萬噸死亡率降至0.044，同比下降24%①。 綜上所述，在國家推動供給側結構性改革政策措施的指導下，我國煤炭行業整體面貌發生了顯著變化，過剩產能得到了有效化解，市場供需實現了基本平衡。煤炭消費占比已由改革開放初期的高于80%下降到2020年的56.8%，預測“十四五”末在我國能源消費中的占比為50%左右，2030年碳達峰時占比為45%左右，對比美國、日本、德國等發達國家，實現碳達峰后煤炭消費仍有10～20年平臺期[4]。保證煤炭的綠色安全生產是實現我國煤炭行業健康有序發展的基本保障。 1.2礦井災害防治理論 1.2.1 礦井災害概述 我國85%～90%的煤炭資源來自井工開采，受水文地質條件、煤炭賦存條件的影響，煤炭生產的安全具有一定的不確定性，可能會發生災害事故。我國煤礦主要災害有瓦斯、頂板事故、沖擊地壓、火災、粉塵、塵害、水害、熱害、放炮事故、機電運輸事故等。通常，礦井瓦斯、礦井火災、礦井粉塵、礦井水害、頂板事故、沖擊地壓和礦井熱害被稱為煤礦七大自然災害。 （1）礦井瓦斯。瓦斯災害是煤礦*嚴重的災害之一，按事故發生的類型可以分為瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出、瓦斯燃燒、瓦斯窒息4種。瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出一旦發生，直接摧毀礦井設施，威脅人員生命安全，甚至迫使煤礦停產。 （2）礦井火災。發生在礦井或井口附近，能威脅到井下安全生產并造成損失的非控制燃燒的火災，稱為礦井火災。按發生原因劃分，礦井火災可分為外因火災和內因火災。外因火災是由外界熱源引起的火災，內因火災是由煤炭等易燃物質在空氣中氧化發熱，并集聚熱量而發生的火災，又稱為自燃火災。 （3）礦井粉塵。礦井粉塵主要是煤塵，是指煤礦在生產過程中生成的直徑小于1mm的煤粒，根據其爆炸性，可分為無爆炸危害性煤塵和有爆炸危害性煤塵兩種。煤塵是煤炭開采的伴生物，屬于呼吸性粉塵，井下作業人員長期吸入煤塵后，會患呼吸道疾病、塵肺病甚至肺癌。 （4）礦井水害。煤礦水害主要是礦井突水（透水）。突水災害類型主要有頂板突水、底板突水、采空區突水。由于來勢兇猛、水量大，一旦防范不力或措施采取不力及排水能力不足，往往會造成嚴重的經濟損失甚至人員傷亡事故。 （5）頂板事故。頂板事故是礦井開采過程的采、掘、維修工作面或是在已掘成的巷道等處所發生的冒頂、片幫、掉矸等人身傷亡和非傷亡生產事故的統稱，是煤礦中*常見、*容易發生的事故。 （6） 沖擊地壓。沖擊地壓是指煤礦井巷或工作面周圍煤（巖）體由于彈性變形勢能的瞬時釋放而產生的突然、劇烈破壞的動力現象，常伴有煤（巖）體瞬間位移、拋出、巨響及氣浪等。隨著開采強度和采深的持續增加，沖擊地壓礦井數量在不斷增加、分布范圍正日趨擴大，而且災害日趨嚴重。 （7）礦井熱害。隨著開采深度的不斷增加，原巖溫度不斷升高，回采與掘進工作面的高溫熱害日益嚴重。熱害不但對井下作業人員的健康造成了嚴重危害，引發機電設備故障，而且使勞動生產效率降低，增加了事故發生率。 頂板事故、沖擊地壓、礦井水害等與礦井的水文條件、地質構造因素等密切相關，一般屬于采礦學科的研究領域范疇。礦井瓦斯、礦井火災、礦井粉塵等與礦井通風密切相關，屬于礦山安全學科的研究領域范疇，通常稱為“一通三防”。近年來，我國煤炭資源每年以10～25m的速度向深部擴展，采深逐漸達到800～1000m，甚至有50余對煤礦采深超過1000m[5]。開采深度的增加使得煤層瓦斯壓力和瓦斯含量增高，地溫梯度增大，導致瓦斯災害和自燃災害風險劇增。與此同時，隨著井下綜合采掘機械化水平的提高，煤炭行業進入了智能化、自動化開采的新時代，以粉塵為主的煤礦職業健康問題不容忽視。 本書主要以礦山安全學科的“一通三防”為研究對象，重點闡述礦井瓦斯、礦井火災、礦井粉塵三種典型重大災害的理論基礎及其新型防治技術。 1.2.2 礦井瓦斯防治理論 1.煤層瓦斯的賦存規律 煤層瓦斯主要以游離態和吸附態賦存在煤體孔隙中，其中吸附瓦斯又可分為兩類：一類吸附在孔隙表面；另一類則是以固溶體形式存在于煤分子之間的空間或芳香族碳的晶體內。煤層瓦斯主要由甲烷、氮氣和二氧化碳等組成，且在地質空間上表現出垂直分布的特性，由上向下依次分為二氧化碳—氮氣帶、氮氣帶、氮氣—甲烷帶和甲烷帶。在上部的三個帶內由于有大氣和地表氣體的混入，被稱為瓦斯風化帶；瓦斯風化帶下邊界以下的煤層區域稱為瓦斯帶[6]。 宏觀上，在煤層瓦斯的賦存方面，研究了地質條件的差異性對煤層瓦斯賦存的影響。結果表明，地質構造（斷層、褶曲、巖漿作用）、埋藏深度、煤質及圍巖性質、水文地質條件等均會影響煤層瓦斯的賦存[7]。一般情況下，向斜、背斜構造軸部區域更易形成瓦斯富集區；封閉性斷層由于本身的透氣性差，且割斷了煤層與地表間的聯絡通道，使瓦斯更易積聚。巖漿作用對煤層瓦斯賦存規律的影響包括兩大類，一是以機械破壞、吞蝕熔化、接觸變質等作用將全部或一部分煤層熔化，造成煤層消失或厚度異常的區域，瓦斯含量往往較低；二是侵入影響區域煤層在熱演化作用和局部構造雙重作用下，往往成為瓦斯的異常富集區。埋深越大會使應力增加，從而導致煤巖體的透氣性變差，并且瓦斯向地表運移的距離增加，瓦斯更易封存。煤層及其圍巖透氣性越好，瓦斯更易流失，此外在地下水交換活躍地區，瓦斯含量通常較低。微觀上，在煤吸附瓦斯的理論模型方面，建立了單分子層吸附、多分子層吸附和微孔容積充填模型[8]。在煤吸附瓦斯的影響因素方面，研究了煤孔隙結構、變質程度、煤有機顯微組分、水分等對瓦斯吸附性能的影響規律[9]，煤的變質程度直接影響煤體的孔隙結構，瓦斯極限吸附量隨變質程度的升高呈“U”形變化，煤種鏡質組的含量越高，瓦斯吸附性能越強，而水分對瓦斯的吸附性能有抑制作用。 2.煤層瓦斯的流動理論 在原始煤層中，游離瓦斯和吸附瓦斯始終處于一種動平衡狀態，在采動影響下原有平衡狀態被打破，煤體內部的瓦斯會發生運移。瓦斯運移包括解吸、擴散、滲流三個過程[10]。為了準確描述瓦斯在煤體中的運移規律，國內外學者先后發展了擴散理論、滲流理論、擴散-滲流理論、地球物理場耦合理論等理論。 擴散理論認為瓦斯在煤孔隙中的運移以菲克擴散為主，并基于菲克定律建立瓦斯解吸擴散的數學模型，如均勻孔隙模型、雙孔隙擴散模型、多孔隙擴散模型等[11]。此外，發現瓦斯的解吸擴散會受到煤體內部結構的影響，如變質程度、粒徑、外部環境壓力、溫度、水分等因素的影響[12]。滲流理論的發展經歷了線性滲流理論和非線性滲流理論兩個階段，線性滲流理論認為煤層中瓦斯的流動符合達西定律。隨著對瓦斯運移理論研究的不斷深入，國內外學者發現受瓦斯分子和離子效應、瓦斯吸附作用的影響，煤體內瓦斯的流動并不完全符合達西定律，非線性滲流理論應運而生，其更符合現場實際[13]。近年來，國內外學者逐漸形成了一種新的認識，即煤層內瓦斯的運移并不是單獨的擴散或者滲流過程，而是包含擴散和滲流的混合流動過程，在煤基質內部存在大量孔隙，在基質內部瓦斯運移是以濃度梯度為主導的擴散過程；在煤基質之間則存在大量裂隙，在基質之間瓦斯運移是以壓力梯度為主導的滲流過程，即瓦斯的擴散-滲流理論[14]。 地應力場、地溫場和地電場等地球物理場會對瓦斯的運移產生影響。我國學者針對地球物理場對煤體滲透特性和變形的影響進行了研究，推導了受地應力、溫度、地電效應影響的煤層瓦斯滲流方程，以及多煤層系統瓦斯越流的固氣耦合模型等，使物理模型更能反映客觀事實，進一步完善了瓦斯運移理論[15]。應用多物理場耦合的觀點豐富和完善煤層瓦斯流動理論，是礦山安全學科理論研究的前沿課題。 3.煤與瓦斯突出機理 煤與瓦斯突出是一種極其復雜的煤巖動力災害，其發生機理一直是突出災害研究中*主要、*根本的內容之一，也是突出災害防治的理論基礎。國內外先后出現了“瓦斯主導假說”“地應力主導假說”“化學本質假說”“綜合作用假說”來解釋煤與瓦斯突出發生的原因、條件及其發生和發展過程。其中，“綜合作用假說”考慮了地應力、瓦斯、煤體的影響，能較為全面客觀地解釋突出現象，被學者廣泛接受。圍繞該假說，我國學者開展了大量探索工作，相繼提出了各種新觀點[16]，具有代表性的成果有：①“流變假說”，解釋了現場延期突出現象；②“球殼失穩假說”，揭示了突出孔洞的形狀及形成過程；③“固流耦合失穩理論”，認為突出是含瓦斯煤體在采掘活動影響下，局部發生突然破壞而生成的現象；④“力學作用理論”，將突出劃分為準備、發動、發展和終止四個過程。這些新進展為煤與瓦斯突出的有效防控提供了理論依據。 物理模擬試驗是研究煤與瓦斯突出機理和演化過程的重要手段，近年來國內學者在這方面取得了一些進展。中國礦業大學、重慶大學、河南理工大學等研發了多種規格的煤與瓦斯突出三維模擬試驗裝置，試驗驗證了不同條件下的突出過程[17，18]。在國家重大科研儀器研制項目的資助下，袁亮院士團隊研發了以巷道掘進誘突為目
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