煤与瓦斯突出是一种极其复杂的动力现象，突出过程也极具突发性和危险性，因此，通过现场观测和 收集数据来研究突出机制是非常困难的。目前，也只 有 1977−11−04 在中梁山煤矿南井+290 m水平南西二半抬高石门揭穿背斜西翼 K10煤层发生突出事故时监测到钻孔瓦斯压力、工作面回风巷中瓦斯体积分数 等相关数据，且这些数据并不完善，只能定性地反映一些突出问题。目前，突出过程中瓦斯、地应力和煤 体力学性质3者的相互作用尚不明晰，在进行理论分析和数值模拟解决相关问题时常需要简化数学模型和设定边界条件。且由于突出问题的复杂性，还不能完全依赖理论分析或数值模拟来研究突出机制。近年来，物理模拟实验成为研究突出机制等相关问题最行之有效的方法。国内、专家学者针对不同的研究目 标，相继研发了不同功能的突出物理模拟实验系统， 并开展了不同条件下的突出模拟实验，获得了相关研究成果，对进一步探究突出过程中各阶段作用机理具有重要意义。

邓全封等基于综合假说设计了一套小尺度一维突出模拟实验设备，并用无任何添加剂的突出层焦煤作为试验材料进行了石门揭煤突出模拟实验。蒋承林和俞启香提出了球壳失稳假说，并利用自行设计的一维突出模拟装置对其进行了验证。孟祥跃等自主研发了一套模拟突出的二维实验装置，并进行了一系列突出模拟实验。刘明举等利用搭建的一维突 出模拟装置，研究了突出模拟实验过程中温度的变化 规律。蔡成功依据相似理论，构建了三维突出模拟实验平台，研究了突出 3 要素之间的关系。重庆大学 许江研究团队自主研制了一套大型二维突出模拟试验台; 2009年，其团队对试验台进行了改进，进一步加强了实验系统的密封性和提高了型煤压制效率; 2013年，其团队研制了一套大型多场耦合煤矿动力 灾害模拟试验系统，使得试验过程中应力分布情况与 现场更为接近;2019年，增加了网络巷道监测系统， 该系统能够实时监测突出过程中巷道内包括气压、温 度、煤粉运移速度等多物理场参数变化规律。颜爱华和徐涛利用设计的突出模拟装置，研究了不同吸附性气体对突出强度的影响。陈永超依据相似准则设计了一套带管道的突出模拟装置，分析了影响突出冲击波传播的主要因素。张春华利用设计的突出 模拟实验台对其进行了相似模拟实验，分析了石门揭煤过程中“构造包体”存在时地应力场和瓦斯压力场的演化规律。高魁等基于相似理论和地质力学模 型在实验室搭建了大型石门揭煤的煤与瓦斯突出试 验平台，并开展了石门揭构造软煤的相似模拟试验。 波兰专家 SOBCZYK引入气体应力的概念，利用自 主研发的突出模拟装置，研究了气体吸附性对突出的 影响。欧建春等利用自主研发的突出模拟实验系 统，研究了突出过程中煤体破裂的演化规律。周爱桃等利用自行设计的突出模拟装置研究了不同通风 方式、不同类型巷道中突出冲击气流的衰减规律。袁 瑞甫和李怀珍自主研制了一套含瓦斯煤动态破坏 模拟实验设备，该设备能够模拟不同煤层厚度和倾角 条件下的突出模拟实验。唐巨鹏等以型煤为研究对象，利用自主研制的三维突出模拟实验仪，进行了 煤层埋深−600 m、三维应力条件下的突出模拟实验。 王刚等自主研制了一套考虑突出三要素的石门揭煤突出模拟实验系统，研究了突出过程中地应力场和 瓦斯压力场的演化规律。郭品坤等根据相似原理 设计了一套真三轴突出模拟实验系统，研究了突出发展过程中煤体层裂发展机制。王汉鹏等基于综合作用假说和CSIRO模型，研制了一套突出模拟试验 系统，该系统可实现地应力、瓦斯压力和煤体力学性质的定量控制。聂百胜等自主研发了一套大型的突出模拟实验装置，对2个典型突出案例进行相似模 拟实验。李慧等利用自主研制的三维加载突出模 拟实验装置，进行了不同初始瓦斯压力、不同突出厚 度和突出口径的突出模拟实验。尹光志等自主研发了一套多功能真三轴多场耦合煤矿动力灾害大型 模拟试验系统，该装置能够真实地模拟煤矿井下煤、 岩体所处的三向不等的应力环境，可实现对复杂应力 路径下煤、岩体与瓦斯流−固耦合作用规律的研究。 金侃等依据相似准则设计了一套带模拟管道的突 出模拟实验装置，研究了突出煤粉−瓦斯两相流的形成机制。卢义玉等自主研发了一套大尺寸 (2 060 mm× 1 200 mm×1 200 mm) 多功能突出物理模拟实验系统， 该系统能够开展多种地质构造条件下煤、岩变形破坏 模拟实验。李文睿等设计了一套考虑动静加载的 突出模拟试验设备，该设备能够模拟静载荷和动载荷 共同作用下的突出现象。陈结等自主研发了一套基于气体驱动的三维突出模拟试验系统，并进行了不 同瓦斯压力条件下的突出模拟试验。中煤科工集团重庆研究院设计了一套带有复杂网络巷道系统的 突出动力效应模拟系统，研究了突出过程中煤粉−瓦 斯两相流运移规律。文光才等自主研发了一套大 尺寸高刚度深井煤岩瓦斯动力灾害模拟实验系统，该 系统能够模拟1 000~1 500 m 深井煤层赋存应力环 境。袁亮研究团队首先以综合假说和CSIRO 模型为理论依据，建立了同时考虑力学模型和能量模型的 突出相似准则，然后根据推导的突出相似准则自主研 发了一套大型真三维突出定量物理模拟试验系统，该 系统攻克了对突出机理定量化研究的难题，成功开展 了全球首次大尺度真三维煤与瓦斯突出物理模拟试验，为突出机理定量化研究提供了新的方法。张超林等基于模块化思路研制了多功能煤与瓦斯突出模 拟实验系统，并以河南龙山煤矿为工程背景开展了突 出模拟实验。

随着技术装备的进步，突出模拟装置由小尺度向 大尺度发展，应力加载方式由一维向三维发展，突出诱导方式多样化，控制及监测参数向多物理场多参数 发展。突出模拟系统的不断进步使得实验结果更贴近现场，为我国乃至世界的突出防治工作做出了重大贡献。尽管如此，现阶段对突出机理的研究仍处于假 说阶段，还不能从根本上杜绝突出事故的发生。突出 过程中突出孔洞周围卸压区煤体瓦斯解吸、渗流并为突出的发展提供能量，但现有的突出模拟设备未考虑这一点，在进行突出预测时易低估灾害的影响范围和危险性。因此，有必要设计一套考虑突出孔洞周围卸 压区煤体瓦斯补给作用的突出模拟实验系统，对突出 发展过程中巷道内突出冲击波形成及传播、煤−瓦斯 两相流运移及瓦斯逆流等动力学行为特征进行实验研究，为矿井突出灾变时期智能调风、应急响应研究等提供支撑。