社会现实场景

冲击地压、瓦斯突出是煤矿开采中常见的煤岩动力灾害。浅部开采时，灾害表现出明显的单一灾害特征。进入深部开采后，高地应力与高瓦斯压力并存，冲击地压与瓦斯突出灾害呈现耦合发生或相互诱发的现象，形成冲击-瓦斯突出复合动力灾害。复合动力灾害既有顶板下沉、底板裂缝与鼓起等典型冲击特征，又有瓦斯涌出、煤体搬运、破坏持续时间较长等典型突出特征，往往在单一灾害的低指标情况下便可发生。目前我国冲击-瓦斯突出复合动力灾害矿井有53座，随着开采深度与强度增加，冲击-瓦斯突出复合动力灾害矿井数量与危险程度将进一步增加，亟待深入开展复合动力灾害机理与治理方面的研究。

真实问题

冲击-瓦斯突出复合动力灾害的核心难题体现在耦合机制不明、前兆识别预警困难，以及防治措施协同性不足三大方面。机理层面，应力-瓦斯-损伤的实时交互作用与耦合互促机制不清，缺乏能真实刻画深部复杂环境下多场强动态耦合的非线性理论模型。监测预警层面，前兆信息的混杂性与特异性缺失，单一灾害前兆在复合灾害中高度重叠、相互干扰甚至畸变，难以有效辨识冲击主导、突出主导或复合作用信号。防治技术层面，措施间的内在矛盾性与协同技术缺失，亟需研发能同时实现卸压、增透、消能多重目标的协同防治技术。

技术创新

多功能岩心流动系统创新性的将流体注入系统（最大注入压力70MPa，具备恒压与恒流模式）、加载系统（轴压1200kN，围压70MPa）、出口回压控制系统（恒压）、监测系统（电阻、声波等）、温控系统（160℃）等集成一体，实现了应力、温度、渗流等多场耦合下煤岩三轴压缩与蠕变试验，超临界二氧化碳压裂与水力压裂试验，真实地层条件下的三相驱替试验（油、气、水），二氧化碳、甲烷等气体吸附动力学试验等，为冲击-瓦斯突出复合动力灾害机理、监测预警与防治等研究提供重要支撑。

图1 多功能岩心流动系统