为揭示煤与瓦斯的热流固交叉耦合关系，采用文献调研和理论分析的方法，探讨了含瓦斯煤应力场、渗流场和温度场的相互作用关系，阐明了各耦合项中蕴含的耦合关系，建立了煤层变形-瓦斯渗流-温度变化耦合作用模式，分析了煤与瓦斯热流固耦合作用的研究进展、存在的问题及后续研究方向，在现有耦合关系基础上增加了应力作用下的瓦斯吸附/解吸特征以及不同地质条件和开采条件下的解吸热效应特征，完善了煤与瓦斯热流固耦合关系。研究结果表明：已有的一些耦合关系存在方程形式不统一、普适性较弱等特点，且尚有一些耦合关系没有建立合适的方程，应力场和渗流场的耦合作用中缺少应力作用下的瓦斯吸附/解吸特征；解吸热源方程和吸附瓦斯量方程的适用条件、准确性及各种形式的方程存在的差异有待进一步研究；温度作用下的煤体物理力学参数变化方程普适性较弱，只能说明特定条件下温度场和应力场的耦合作用；已建立的热流固耦合模型中忽略了表示热能与应变能之间相互转化的耦合关系。对后续研究提出了几点建议：耦合机理研究方面，建议对应力作用下煤层瓦斯的吸附/解吸特征进行研究；建议对特殊的地质构造和开采条件下煤层中不同位置处的解吸热效应、变形能和摩擦热的演化特征等开展现场监测、实验室实验和数值模拟研究工作；建议对温度场、渗流场、应力场之间耦合影响的大小进行研究；在解耦计算方面，应开发大型的国产计算软件。研究成果对于完善煤与瓦斯热流固耦合理论和预防煤与瓦斯突出具有重要的理论和实际意义。

国家自然科学基金面上项目(51874166);国家自然科学基金青年基金项目(52004118)；国家重点研发计划项目(2016YFC0801404)；辽宁工程技术大学学科创新团队资助项目(LNTU20TD-11,LNTU20TD-05)；

1 多场条件下煤与瓦斯的互耦关系
1) 应力场和渗流场耦合：
2) 渗流场和温度场耦合：
3) 温度场和应力场耦合：
2 应力场与渗流场的耦合作用机制
2.1 应力对瓦斯渗流的作用
2.2 瓦斯渗流对应力的作用
1) 孔隙压力对有效应力的影响
2) 吸附膨胀应变对煤体变形的影响
3) 瓦斯吸附/解吸对煤体力学强度的影响
3 渗流场与温度场的耦合作用机制
3.1 温度对瓦斯渗流的作用
1) 温度作用下的瓦斯密度
2) 温度对瓦斯渗流速度的影响
3) 不同温度条件下的吸附瓦斯含量
4) 温度对瓦斯扩散的影响
3.2 瓦斯渗流对温度的作用
1) 热对流对温度场的影响
2) 解吸热效应对温度场的影响
① 基于温度作用下的吸附常数方程和等量吸附热建立的解吸微分热源[9,33]
② 基于两能态吸附理论建立的解吸微分热源
4 应力场与温度场的耦合作用机制
4.1 温度对应力的作用
1) 热膨胀应变对煤体变形的影响
2) 温度对煤体的物理力学特性的影响
4.2 应力对温度的作用
1) 变形能对温度场的影响
2) 摩擦热对温度场的影响
5 讨论与分析
6 结论与展望

郝建峰,梁冰,孙维吉,石占山,施永威,赵航.煤与瓦斯的热流固耦合关系研究现状及展望[J].采矿与安全工程学报,2022,39(05):1051-1060+1070.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2021.0186.