CN113189297B - 一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法 - Google Patents
一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其技术方案包括：选取若干组能量模型和力学模型，确定气固耦合煤体相似准则和气固耦合岩体相似准则；确定几何相似比尺，依据气固耦合煤层相似准则及气固耦合岩体相似准则，确定试验模型应力场和渗流场的加载参数以及煤体和岩体的材料参数设计值；根据材料参数设计值确定瓦斯相似材料的配比，以瓦斯相似材料作为气体介质确定气固耦合煤体和岩体的相似材料配比；采用岩层现浇与煤层预制相结合的方法制作气固耦合复合煤岩试验模型；采用巷道掘进诱发煤与瓦斯突出模拟试验仪器，实现煤岩层赋存状态模拟。本发明能够实现巷道掘进诱发煤与瓦斯突出的全过程、定量模拟。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法。
背景技术
煤与瓦斯突出是危害巨大的煤岩瓦斯动力灾害。在开采过程中，大量煤粉和瓦斯在极短时间内喷涌而出，常常造成大量人员伤亡、严重经济损失和恶劣社会影响，严重制约煤炭安全生产。其中，巷道掘进揭煤诱发的煤与瓦斯突出占比高，突发性强，防控尤为困难。因此，深入研究巷道掘进诱发煤与瓦斯突出发生机理与防控措施，对指导高瓦斯矿井安全生产有重要意义。
物理模型试验具有参数可控、过程可重复、观测直观的优点，是研究该难题的重要手段之一。该方法大致过程为，按照准确的相似准则，确定试验模型参数，并据此配制准确的模拟相似材料，建立与突出原型结构相对应的模型结构，进而在该试验模型上模拟赋存条件与外部扰动条件。相似准则、相似材料、模型结构、赋存条件与外部扰动条件等各个部分的准确性都关系到突出模拟试验的相似性、定量性。
然而，巷道掘进诱发煤与瓦斯突出极为复杂，物理模拟试验的每个环节都面临巨大挑战：
(1)巷道掘进诱发煤与瓦斯突出过程包括孕育、激发、发展、终止四个阶段，每个阶段都涵盖静力学、动力学、能量运移等不同领域问题，且侧重点不同，尚不存在可以描述突出全过程的数学模型，难以获取准确的相似准则。
(2)巷道掘进诱发煤与瓦斯突出过程发生于高瓦斯含量的复合煤岩层，气固耦合状态下煤层、岩层性能复杂，且相互影响，难以配制性能准确的相似材料。
(3)巷道掘进诱发煤与瓦斯突出过程发生于高瓦斯含量的复合煤岩层，煤层被致密岩层包裹，且天然耦合在一起，难以制作结构准确的试验模型。
(4)巷道掘进诱发煤与瓦斯突出涉及真三轴地应力环境、外部掘进扰动条件与高压瓦斯赋存环境，难以通过试验操作复原以上条件。
由于上述原因，巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟难度极高，目前仅极少数学者实现，现状如下：
博士论文《煤与瓦斯突出能量分析及其物理模拟的相似性研究》公开了一种煤与瓦斯突出物理模拟方法，包括煤与瓦斯突出物理模拟相似准则建立与分析、煤岩相似材料研发、瓦斯相似气体研制以及大型煤与瓦斯突出相似模拟试验仪器研发，然而该方法具有以下不足：
1)推导的相似准则仅基于两个数学模型，难以适用于复杂多变的研究课题，尤其是当研究问题涉及多个数学模型时，其推导方法无借鉴意义；
2)瓦斯相似材料配比确定过程中，相似指标选取与突出原型关联性不大，当试验原型或研究问题变更后，其相似性大大降低；
3)煤体、瓦斯相似材料配比的确定方法完全割裂，当两者耦合时，误差放大，气固耦合模型体相似性大为降低；
4)未交代气固耦合煤岩体试验模型制作方法；
5)试验开展过程仅公开了大致步骤，未公开具体细节，尤其是气压、应力的加载细节，两者的不协调加载方式对试验中煤岩体瓦斯场、应力场的相似性影响极大。例如，气压超前加载时由于没有恰当的地应力支撑，容易引发对密封结构和顶底板围岩的拉剪破坏；应力超前加载时由于没有气压的抵消作用，容易引发对煤体的压破坏。
博士论文《煤体瓦斯卸压损伤致突机理及前兆信息演化规律研究》公开了一种巷道掘进揭煤诱发煤与瓦斯突出模型试验方法，包括相似准则、相似材料及配比、应力场加载、传感器布设、试验模型制作、试验流程等关键步骤，然而该方法具有以下不足：
1)采用的相似准则是固定的，当研究问题变更后便不再具有适用性；
2)瓦斯相似材料配比固定，且其配比确定过程中相似指标选取与突出原型关联性不大，当试验原型或研究问题变更后，其相似性大大降低；
3)未交待煤体、岩体相似材料配比的具体确定方法；
4)试验模型制作未考虑煤体与岩体的耦合，与原型差别大；
5)试验开展过程仅公开了大致步骤，未公开具体细节，尤其是气压、应力的加载细节，两者的不协调加载方式对试验中煤岩体瓦斯场、应力场的相似性影响极大。
将所有现有技术相结合，现有巷道掘进诱发煤与瓦斯突出模拟试验方法仍无法满足复杂多变的研究问题，也无法满足模型试验要求的准确性。其具体表现如下：
(1)推导的相似准则仅基于固定的数学模型，难以适用于复杂多变的研究课题，尤其是当研究问题涉及多个数学模型时，其推导方法无借鉴意义；
(2)瓦斯相似材料配比确定过程中，相似指标选取与突出原型关联性不大，当试验原型或研究问题变更后，其相似性大大降低；
(3)煤体相似材料、岩体相似材料与瓦斯相似材料配比的确定方法完全割裂，当三者耦合时，误差放大，气固耦合模型体相似性大为降低；
(4)试验模型制作未考虑煤体与岩体的耦合，与原型差别大；
(5)试验开展过程仅公开了大致步骤，未公开具体细节，尤其是气压、应力的加载细节，两者的不协调加载方式对试验中煤岩体瓦斯场、应力场的相似性影响极大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，能够针对任意突出相关技术问题，实现巷道掘进诱发煤与瓦斯突出相似模拟试验的相似准则准确确定、煤-岩-气相似材料配比准确确定、气固耦合复合煤岩试验模型准确制作以及真三轴高压赋存环境准确模拟，进而实现巷道掘进诱发煤与瓦斯突出的全过程、定量模拟。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的实施例提供了一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，包括：
选取若干组能量模型和力学模型，基于能量模型和力学模型确定气固耦合煤体相似准则和气固耦合岩体相似准则；
根据模拟范围与模型装置尺寸确定几何相似比尺，依据气固耦合煤层相似准则及气固耦合岩体相似准则，确定试验模型应力场和渗流场的加载参数以及煤体和岩体的材料参数设计值；
根据材料参数设计值确定瓦斯相似材料的配比，以瓦斯相似材料作为气体介质确定气固耦合煤体和岩体的相似材料配比；
采用岩层现浇与煤层预制相结合的方法制作气固耦合复合煤岩试验模型；
采用巷道掘进诱发煤与瓦斯突出模拟试验仪器，通过应力、气压同步梯度加载法逐步实现煤岩层赋存状态模拟。
作为进一步的实现方式，所述气固耦合煤体相似准则的确定方法为：
采用层次分析法确定n组能量模型和n组力学模型的权重，其中，n为大于等于1的整数；
基于n组能量模型和n组力学模型，分别通过相似变换法获取2n组相似准则；
对于非冲突型参数、吸附解吸参数的相似比尺通过煤与瓦斯突出能量模型获取的相似准则确定，力学参数的相似比尺通过含瓦斯煤气固耦合力学模型推导获取的相似准则确定；
对于冲突型参数，首先计算支持各方案的理论模型的权重之和，冲突型参数的相似比尺通过权重之和最高的方案确定。
作为进一步的实现方式，所述气固耦合岩体相似准则的确定方法为：
采用专家打分法确定关键技术问题与煤层顶板及底板的关联性；
若关联性不小于0.5，则采用与气固耦合煤体相似准则一致的相似准则；
若关联性小于0.5，瓦斯压力相似比尺与气固耦合煤体相似准则一致，剩余参数采用由传统气固耦合岩体力学模型推导获取的相似准则。
作为进一步的实现方式，所述材料参数包括煤体相似材料和岩体相似材料的物理参数、力学参数、吸附解吸参数、气体渗流参数。
作为进一步的实现方式，所述瓦斯相似材料的组分包括N2、CO2和He混合气体，气固耦合煤体相似材料以原场煤样破碎成的固定颗粒级配的煤粉为骨料，以腐殖酸钠水溶液为胶结剂，采用设定压力稳压设定时间压制成型；岩体相似材料以铁精粉、重晶石粉、石英砂为骨料，早强速凝型特种水泥为胶结剂，采用夯实机振动成型。
作为进一步的实现方式，所述瓦斯相似材料的配比确定方法为：
采用原场煤样制作标准试件，设置n组不同组分He、CO2混合气体，分别进行解吸试验、吸附试验、气固耦合力学试验、三轴渗流试验；
以时间t内气体解吸速度和气体解吸量、p气压下气体吸附量和吸附气体煤样强度、弹性模量以及p气压下煤样渗透率为指标，确定各组混合气体各指标的相似度S1、S2、S3、S4、S5；其中，t为试验原型中突出持续时间，p为试验原型中煤层瓦斯气压；
以综合相似度
最高的混合气体组分作为He和CO2的最优组分；
采用上述步骤确定的He和CO2质量比，掺入不同质量比例的N2，重复上述步骤，确定混合气体与N2的最优组分。
作为进一步的实现方式，所述气固耦合煤体相似材料的配比确定方法为：
根据材料参数设计值，通过正交试验确定腐殖酸钠水溶液浓度、煤粒颗粒级配，试验中材料性质被满足的优先级为：吸附解吸参数>气体渗流参数>力学参数>物理参数。
作为进一步的实现方式，所述气固耦合岩体相似材料的配比确定为：
根据材料参数设计值通过正交试验确定粘结剂浓度及夯实机的振动频率、振动时间，材料性质被满足的优先级为：气体渗流参数>力学参数>物理参数。
作为进一步的实现方式，气固耦合复合煤岩试验模型制作过程中，煤层与岩层搭接处铺设耦合密封胶，通过调整耦合密封胶厚度调节气体渗透率，使其等于煤体相似材料、岩体相似材料气体渗透率设计值的平均值；通过调整耦合密封胶中特种高分子材料含量，调节抗拉强度，使其等于煤体相似材料、岩体相似材料抗拉强度设计值的平均值。
作为进一步的实现方式，将试验应力设计值σ’、试验气压设计值p’平均分为x步加载；每步加载时间为t，每步加载完成后稳压时间t，再开展下一步加载。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明的一个或多个实施方式气固耦合煤体相似准则的确定方法，综合考虑了所有相关的理论模型，且提供了基于多组模型确定相似准则的方法，可根据关键技术问题灵活、科学的确定各参数的相似准数，适用性和准确性提高。
(2)本发明的一个或多个实施方式的相似材料配比确定方法，将相似指标与突出原型进行了关联，将各类相似材料进行了关联，且明确了各相似指标的优先级，提高了材料性质的相似性。
(3)本发明的一个或多个实施方式的试验模型制作方法，对煤体和岩体之间的过渡层进行了充分考虑，并对过渡层的气固耦合特性进行了准确模拟，真正实现了煤体、岩体和瓦斯的气固耦合、煤岩复合，提高了气固耦合复合煤岩试验模型制作准确性。
(4)本发明的一个或多个实施方式的试验开展过程，充分考了煤岩瓦斯场、应力场加载的协调性，提高了真三轴高压赋存环境模拟准确性。
综上，相比现有技术，本申请的巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，具有更高的适用性，且提高了煤与瓦斯突出模拟试验准确性与相似性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的整体流程图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的气固耦合煤体相似准则确定流程图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的气固耦合岩体相似准则确定流程图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的瓦斯相似材料配比确定流程图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的应力、气压同步梯度加载法示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
关键技术问题：指巷道掘进诱发煤与瓦斯突出的前兆信息、发生条件、演化机理与试验现象等问题。
实施例一：
本实施例提供了一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：根据关键技术问题选取煤与瓦斯突出能量模型、煤与瓦斯突出能量判据等n组能量模型和含瓦斯煤气固耦合力学模型、考虑吸附游离瓦斯双重作用的有效应力方程、煤与瓦斯突出动力学模型等n组力学模型，并基于这些模型，分别确定利于相关物理力学过程真实模拟的气固耦合煤体相似准则和气固耦合岩体相似准则。
其中，n为大于等于1的整数。
在本实施例中，所述关键技术问题为巷道掘进诱发煤与瓦斯突出前兆信息规律，其中，n为4。根据巷道掘进诱发煤与瓦斯突出前兆信息规律选取煤与瓦斯突出能量模型、煤与瓦斯突出能量判据、煤与瓦斯突出强度能量评价模型、煤与瓦斯突出能量耗散模型4组能量模型和含瓦斯煤气固耦合力学模型、考虑吸附游离瓦斯双重作用的有效应力方程、煤与瓦斯突出强度力学评价模型、煤与瓦斯突出动力学模型4组力学模型。
进一步的，气固耦合煤体相似准则的确定方法如图2所示：
(1)采用层次分析法，确定煤与瓦斯突出能量模型、煤与瓦斯突出能量判据、煤与瓦斯突出强度能量评价模型、煤与瓦斯突出能量耗散模型4组能量模型和煤与瓦斯突出能量模型、煤与瓦斯突出能量判据、煤与瓦斯突出强度能量评价模型、煤与瓦斯突出能量耗散模型4组力学模型的权重。
(2)基于上述4组能量模型和4组力学模型，分别通过相似变换法推导获取8组相似准则。
(3)对于非冲突型参数(8组相似准则确定的相似比尺互不冲突的参数)，吸附解吸参数(如瓦斯压力、瓦斯吸附含量等)的相似比尺通过煤与瓦斯突出能量模型获取的相似准则确定，力学参数(如应力、强度等)的相似比尺通过含瓦斯煤气固耦合力学模型获取的相似准则确定；以尽可能保证试验过程的能量、力学相似。
(4)对于冲突型参数(8组相似准则确定的相似比尺相互冲突的参数)，首先计算支持各方案的理论模型的权重之和，冲突型参数的相似比尺通过权重之和最高的方案确定；以保证试验中研究问题相关物理力学过程的真实模拟。
进一步的，气固耦合岩体相似准则的确定方法如图3所示：
(1)采用专家打分法确定关键技术问题与煤层顶板、底板的关联性；
(2)若关联性不小于0.5，则采用与气固耦合煤体相似准则一致的相似准则；
(3)若关联性小于0.5，瓦斯压力相似比尺与气固耦合煤体相似准则一致，剩余参数采用由传统气固耦合岩体力学模型推导获取的相似准则，即：Cc＝Cσ＝CE＝CρCl,Cu＝Cl,
Cε＝1，
式中，
Cc、Cσ、CE、Cρ、Cl、Cu、Ck、Cε分别为摩擦角、粘聚力、抗压强度、弹性模量、密度、几何相似常数。
步骤2：根据模拟范围与模型装置尺寸首先确定几何相似比尺，依据所述气固耦合煤层相似准则及气固耦合岩体相似准则，确定试验模型应力场、渗流场加载参数以及煤体相似材料和岩体相似材料的物理参数、力学参数、吸附解吸参数、气体渗流参数的设计值。
步骤3：依据步骤2确定的材料参数设计值，首先确定瓦斯相似材料的配比，进而采用瓦斯相似材料作为气体介质，确定气固耦合煤体、岩体的相似材料配比。
本实施例中，以N2、CO2和He混合气体作为瓦斯相似材料；以原场煤样破碎成的固定颗粒级配的煤粉为骨料，以腐殖酸钠水溶液为胶结剂，采用15MPa压力稳压5min压制成型，作为气固耦合媒体相似材料。以铁精粉、重晶石粉、石英砂为骨料，采用早强速凝型特种水泥为胶结剂，采用夯实机振动成型，作为岩体相似材料。
进一步的，瓦斯相似材料具体配比的确定方法如图4所示：
(1)采用原场煤样制作标准试件，设置n组不同组分He、CO2混合气体，分别进行解吸试验、吸附试验、气固耦合力学试验、三轴渗流试验。
(2)以时间t(t为试验原型中突出持续时间)内气体解吸速度、t内气体解吸量、p气压下(p为试验原型中煤层瓦斯气压)气体吸附量和吸附气体煤样强度、弹性模量以及p气压下煤样渗透率为指标，确定各组混合气体各指标的相似度S1、S2、S3、S4、S5。
(3)以综合相似度
最高的混合气体组分作为He和CO2的最优组分。
(4)采用原场煤样制作标准试件，采用步骤(1)-(3)确定的He和CO2质量比，掺入不同质量比例的N2，重复上述步骤，确定He和CO2混合气体与N2的最优组分。
进一步的，气固耦合煤体相似材料具体配比确定方法如下：
依据材料参数设计值，通过正交试验确定腐殖酸钠水溶液浓度、煤粒颗粒级配，试验中材料性质被满足的优先级为：吸附解吸参数>气体渗流参数>力学参数>物理参数。试验中涉及的气体均采用确定配比的所述瓦斯相似材料，材料的力学参数均指含瓦斯煤力学性质。
进一步的，气固耦合岩体相似材料具体配比确定方法如下：
依据材料参数设计值通过正交试验确定粘结剂浓度及夯实机的振动频率、振动时间。材料性质被满足的优先级为：气体渗流参数>力学参数>物理参数。试验中涉及的气体均采用上述确定配比的瓦斯相似气体。
步骤4：采用岩层现浇与煤层预制相结合的方法制作气固耦合复合煤岩试验模型，模型制作过程中，煤层与岩层搭接处铺设1-3mm的由丁基橡胶、聚异丁烯和特种高分子材料组成的耦合密封胶，通过调整其性能，使煤层、岩层的气体渗流、变形、应力耦合在一起，并保证煤层被岩层完全包裹，以真实模拟岩层对煤层赋存气体的密封作用。
进一步的，通过调整耦合密封胶厚度，实现气体渗透率调节，使气体渗透率等于煤体相似材料、岩体相似材料气体渗透率设计值的平均值。通过调整耦合密封胶中特种高分子材料含量，实现抗拉强度调节，使抗拉强度等于煤体相似材料、岩体相似材料抗拉强度设计值的平均值。
步骤5：首先采用巷道掘进诱发煤与瓦斯突出模拟试验仪器的气体充填单元，准备大体积(>10倍煤层体积)定压(试验气压设计值的4/3倍)气源；
然后采用巷道掘进诱发煤与瓦斯突出模拟试验仪器的应力加载单元与气体充填单元，通过应力、气压同步梯度加载法逐步实现煤岩层赋存状态模拟，以保证煤层气体吸附效果，并防止气压超前加载对密封结构和顶底板围岩的拉剪破坏以及应力超前加载对煤体的压破坏；经过长时间(>24小时)保压，以保证应力加载均匀性和煤体完全吸附；
最后，在保压、加载、送风条件下开挖，直至刀盘掘进至煤层。
进一步的，所述巷道掘进诱发煤与瓦斯突出模拟试验仪器为现有结构，其包括反力密封单元、应力加载单元、气体充填单元、信息采集单元、巷道掘进单元，各单元分别具有高压气体密封、三向应力加载、大流量高压气体充填、高压环境信息采集、自动开挖送风吸尘功能。
进一步的，应力、气压同步梯度加载法的实现方法如图5所示：
将试验应力设计值σ’、试验气压设计值p’平均分为x(p’/x<0.3MPa)步加载，每步加载时间为t(t>6h)，应力、气压加载速率为σ’/(x·t)、p’/(x·t)，每步加载完成后稳压时间t，再开展下一步加载。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，包括：
选取若干组能量模型和力学模型，基于能量模型和力学模型确定气固耦合煤体相似准则和气固耦合岩体相似准则；所述气固耦合岩体相似准则的确定方法为：采用专家打分法确定关键技术问题与煤层顶板及底板的关联性；若关联性不小于0.5，则采用与气固耦合煤体相似准则一致的相似准则；若关联性小于0.5，瓦斯压力相似比尺与气固耦合煤体相似准则一致，剩余参数采用由传统气固耦合岩体力学模型推导获取的相似准则；
根据模拟范围与模型装置尺寸确定几何相似比尺，依据气固耦合煤层相似准则及气固耦合岩体相似准则，确定试验模型应力场和渗流场的加载参数以及煤体和岩体的材料参数设计值；
根据材料参数设计值确定瓦斯相似材料的配比，以瓦斯相似材料作为气体介质确定气固耦合煤体和岩体的相似材料配比；
采用岩层现浇与煤层预制相结合的方法制作气固耦合复合煤岩试验模型；
采用巷道掘进诱发煤与瓦斯突出模拟试验仪器，通过应力、气压同步梯度加载法逐步实现煤岩层赋存状态模拟。
2.根据权利要求1所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，所述气固耦合煤体相似准则的确定方法为：
采用层次分析法确定n组能量模型和n组力学模型的权重；
基于n组能量模型和n组力学模型，分别通过相似变换法获取2n组相似准则；
对于非冲突型参数、吸附解吸参数的相似比尺通过煤与瓦斯突出能量模型获取的相似准则确定，力学参数的相似比尺通过含瓦斯煤气固耦合力学模型推导获取的相似准则确定；
对于冲突型参数，首先计算支持各方案的理论模型的权重之和，冲突型参数的相似比尺通过权重之和最高的方案确定。
3.根据权利要求1所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，所述材料参数包括煤体相似材料和岩体相似材料的物理参数、力学参数、吸附解吸参数、气体渗流参数。
4.根据权利要求1所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，所述瓦斯相似材料的组分包括N2、CO2和He混合气体，气固耦合煤体以原场煤样破碎成的固定颗粒级配的煤粉为骨料，以腐殖酸钠水溶液为胶结剂，采用设定压力稳压设定时间压制成型；岩体相似材料以铁精粉、重晶石粉、石英砂为骨料，早强速凝型特种水泥为胶结剂，采用夯实机振动成型。
5.根据权利要求4所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，所述瓦斯相似材料的配比确定方法为：
采用原场煤样制作标准试件，设置n组不同组分He、CO2混合气体，分别进行解吸试验、吸附试验、气固耦合力学试验、三轴渗流试验；
以时间t内气体解吸速度和气体解吸量、p气压下气体吸附量和吸附气体煤样强度、弹性模量以及p气压下煤样渗透率为指标，确定各组混合气体各指标的相似度S1、S2、S3、S4、S5；其中，t为试验原型中突出持续时间，p为试验原型中煤层瓦斯气压；
以综合相似度最高的混合气体组分作为He和CO2的最优组分；
采用上述步骤确定的He和CO2质量比，掺入不同质量比例的N2，重复上述步骤，确定混合气体与N2的最优组分。
6.根据权利要求4所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，所述气固耦合煤体相似材料的配比确定方法为：
根据材料参数设计值，通过正交试验确定腐殖酸钠水溶液浓度、煤粒颗粒级配，试验中材料性质被满足的优先级为：吸附解吸参数>气体渗流参数>力学参数>物理参数。
7.根据权利要求4所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，所述气固耦合岩体相似材料的配比确定为：
根据材料参数设计值通过正交试验确定粘结剂浓度及夯实机的振动频率、振动时间，材料性质被满足的优先级为：气体渗流参数>力学参数>物理参数。
8.根据权利要求1所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，气固耦合复合煤岩试验模型制作过程中，煤层与岩层搭接处铺设耦合密封胶，通过调整耦合密封胶厚度调节气体渗透率，使其等于煤体相似材料、岩体相似材料气体渗透率设计值的平均值；通过调整耦合密封胶中特种高分子材料含量，调节抗拉强度，使其等于煤体相似材料、岩体相似材料抗拉强度设计值的平均值。
9.根据权利要求1所述的一种巷道掘进诱发煤与瓦斯突出全过程定量模拟试验方法，其特征在于，将试验应力设计值σ’、试验气压设计值p’平均分为x步加载；每步加载时间为t，每步加载完成后稳压时间t，再开展下一步加载。
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