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作者
张超林王培仲王恩元许江李忠辉刘晓斐彭守建
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单位
中国矿业大学安全工程学院煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
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摘要
煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题,其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩,其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955—1977年)、理论奠定阶段(1978—2002年)、快速发展阶段(2003—2015年)和稳定发展阶段(2016年至今);基于文献计量学方法和科学知识图谱分析,探讨了突出机理的研究热点和前沿趋势。分别从理论假说、物理模拟、数值模拟3个方面系统总结了我国煤与瓦斯突出机理研究进展:理论假说方面,在综合作用假说的基础上,针对我国煤矿实际情况形成了以流变假说、球壳失稳理论、力学作用假说等为代表的新观点和新理论,奠定了突出理论研究基础;物理模拟方面,围绕突出主控因素、多物理场演化、能量转化与失稳条件、地质构造与构造煤、两相流致灾机制等方面进行了大量的试验研究,基本掌握了突出的发动条件、发展过程、演化规律及影响因素;数值模拟方面,主要开展了突出煤层、地质构造和突出两相流等方面的模拟研究,然而由于突出过程和影响因素的复杂性,仍无法实现突出全过程的模拟分析。目前,已初步形成了具有我国特色的煤与瓦斯突出理论体系,但时有发生的突出事故表明突出防治形势依然严峻。结合研究现状和发展趋势,认为应进一步研究突出全过程、全要素、全时空耦合演化过程,分析含瓦斯煤多尺度流变行为,探索煤层储能与动态释放过程,揭示复合与次生灾害成灾机制,形成煤与瓦斯突出耦合演化机理、力学模型、能量模型和灾变模型;在此基础上针对典型突出场景,开展复杂地层下突出物理模拟试验和全过程数值模拟反演,实现突出危险的实时监测和连续预警。
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关键词
煤与瓦斯突出突出机理科学知识图谱理论假说物理模拟数值模拟研究进展
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基金项目(Foundation)
国家重点研发计划课题(2022YFC3004701);国家自然科学基金项目(52274242,51904293);
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文章目录
1 煤与瓦斯突出概念及灾害现状
1.1 煤与瓦斯突出基本概念
1.2 煤与瓦斯突出灾害现状
2 煤与瓦斯突出机理研究历程
2.1 研究方法与数据来源
2.2 突出机理研究阶段划分
2.3 核心机构与作者分布
2.4 热点主题与前沿趋势
3 煤与瓦斯突出机理研究进展
3.1 煤与瓦斯突出理论与假说
3.1.1 国外早期突出假说
3.1.2 国内代表性突出假说
3.2 突出物理模拟试验研究进展
3.2.1 突出物理模拟试验装置
3.2.2 突出物理模拟试验方法
3.2.3 突出物理模拟试验成果
3.3 突出数值模拟研究进展
3.3.1 突出煤层的模拟
3.3.2 地质构造模拟
3.3.3 突出两相流模拟
4 煤与瓦斯突出机理研究展望
5 结语
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引用格式
张超林,王培仲,王恩元,许江,李忠辉,刘晓斐,彭守建.我国煤与瓦斯突出机理70年发展历程与展望[J].煤田地质与勘探,2023,51(02):59-94.
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