我国学者在煤与瓦斯突出物理模拟科研试验仪器获进展
在国家重大科研仪器研制项目（批准号：51427804）资助下，以中国工程院院士袁亮为首席科学家的研究团队在煤与瓦斯突出物理模拟科研试验仪器研究方面取得重要进展，全球首次实现了大尺度真三维煤与瓦斯突出模拟试验，填补了国内外吸附瓦斯煤岩特性研究与突出全过程物理模拟的技术空白。
煤与瓦斯突出是煤矿安全生产面临的主要动力灾害，危害巨大。煤与瓦斯突出是一个高度非线性的气固耦合动力破坏问题，传统研究手段均有局限，研究进展缓慢，导致其机理与演化规律至今不明确，突出灾害无法有效预警防控，严重威胁我国煤矿安全生产，已被列入中国科协60个重大科学问题和工程技术难题。
针对上述难题，袁亮院士首次提出采用全过程相似的物理模拟试验对煤与瓦斯突出的机理进行研究，带领研究团队发展完善了煤与瓦斯突出相似体系，创建了以巷道掘进揭煤诱突的模型制作、充气保压和精细测控试验方法与工艺，攻克了模型巷道开挖气密性和信息获取融合的一体化测控难题，研发了与现场高度相似的大尺度真三维煤与瓦斯突出定量模拟试验系统，可开展1:30几何比尺的石门掘进致突正交模拟试验，实现巷道开挖揭煤突出全过程的定量模拟。以淮南新庄孜矿1998年发生的“6.12”突出事故为原型，2019年1月30日，研究团队成功实现世界首例大尺度模型加载充气保压条件下巷道掘进揭煤诱发煤与瓦斯突出试验模拟，掌握了突出发生全过程的关键物理信息，为准确揭示突出机理奠定了基础。
该项目由袁亮院士负责，中国矿业大学、山东大学、淮南矿业集团共同承担，项目研究突破了定量研究煤与瓦斯突出机理和规律的世界性难题，形成具有自主知识产权的重大科研仪器公共平台，对于提升我国煤矿瓦斯灾害的防控水平具有重要意义。相关成果和核心技术在International Journal of Heat and Mass Transfer、Measurement等国内外知名学术期刊上发表论文41篇，获授权中国发明ZL43件，受理中国发明ZL15件，获软件著作权1项。
图1 全球首例大尺度真三维煤与瓦斯突出物理模拟试验现场
图2 用于揭示煤与瓦斯突出机理与规律的模拟试验仪器
