流固耦合作用下煤与瓦斯突出射流理论和实验研究

煤与瓦斯突出是我国煤矿最严重自然灾害，目前其研究还远未达到机理清晰、规律明确的程度。本项目拟从全新角度出发，充分利用多相流体力学、固体力学和岩石断裂力学等交叉学科优势，以大量现场观察到的煤与瓦斯突出局部化特征、射流特征为依据，基于含固气两相流体多孔介质射流理论、煤体变形局部化理论和孔隙瓦斯压力局部化理论研究煤与瓦斯突出机理，以期揭示突出原因和过程。通过自主设计突出压力仪并进行煤体变形局部化和突出射流模拟实验，观察新现象，引入新参数，总结新规律。在结合局部化和射流理论进行理论推导、分析基础上，通过煤体变形势能和瓦斯突出压力势能的能量转化方程将局部化和射流理论联系起来，建立更符合实际的煤与瓦斯突出力学模型，并加以计算机仿真定量化求解，从而提出新的突出发生判据，最终为突出预测和防治提供可靠的科学依据，因此它是一项关乎我国国计民生和能源可持续健康发展、具有重大实际价值的应用基础研究课题。