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深部煤炭开采事关国家能源安全，井下高地应力、高瓦斯与循环、冲击双重扰动多场耦合，极易诱发煤与瓦斯突出重大灾害。现有煤岩本构模型存在显著短板：大多仅考虑单一动载，无法刻画掘进叠加扰动；缺少瓦斯、静载、蠕变、双扰动同步耦合的统一理论；多数仅完成实验室试件验证，难以支撑矿井工程尺度仿真。构建适配真实开采环境的损伤动力学模型，成为深部防灾领域亟待解决的核心难题。

近日，智能建造开元国际78ky棋牌邢文彬博士团队在深部含瓦斯煤动力灾害基础理论与数值仿真领域首次系统整合改进Nishihara-NVPB蠕变框架与分区损伤演化方程，建立适用于双扰动叠加工况的含瓦斯煤一体化损伤力学本构模型，完成了GDEM仿真软件二次开发嵌入，并依托真实矿井工程案例与大型物理模拟试验完成全维度验证，为深部煤矿多扰动耦合下煤岩动力灾害分析提供“多因素耦合、工程可落地”的标准化数值分析工具。

图1  含瓦斯煤双重扰动损伤力学本构模型的建立过程

1.从“单一荷载简化建模”到“多场双扰动一体化表征”——构建分区损伤耦合本构新体系：传统模型只能单独计算单一荷载工况，无法还原井下多因素叠加的真实损伤演化。针对该痛点，团队基于改进Nishihara-NVPB蠕变理论，提出“分区损伤嵌入”创新策略，区分静态基底损伤与动态时效损伤，将两类损伤因子分别匹配弹性、粘弹/粘塑性元件，推导出完整统一耦合本构方程，揭示煤体失稳遵循“瓦斯静载打底、循环冲击加速”的核心规律，动态扰动会显著放大前期静态损伤劣化效应。该一体化模型具备三大优势：

（1）多因素同步耦合：统一覆盖瓦斯吸附、轴向静应力、蠕变时效、循环荷载、冲击荷载五大致灾因子，无需分步迭代计算，完整还原井下多场耦合受力环境；

（2）高精度量化损伤演化：配套推导四类损伤演化函数，瓦斯吸附损伤拟合R2=0.99262，循环荷载损伤拟合R2=0.97287，全工况计算精度满足工程仿真标准；

（3）物理机理明晰：分区结构从数学上区分基质劣化、裂隙扩展两类损伤机制，清晰阐明冲击荷载活化微裂隙、加速疲劳损伤的非线性协同机理，为灾害溯源提供理论支撑。

2.从“试件尺度校核”到“工程尺度仿真落地”——提出时序分区防灾优化新范式：研究价值不局限于本构方程构建，通过全周期多损伤变量追踪，团队发现损伤演化存在敏感极值区间，小幅动载波动即可大幅改变失稳风险，单纯降低扰动强度无法实现高效防灾。基于演化规律，首次建立损伤时序三阶段分区防控理论：

（1）静态损伤基底形成区（掘进前期）：高地应力与瓦斯缓慢累积基础损伤，煤体强度小幅衰减、结构整体稳定；工程以瓦斯抽采、围岩卸压为主，从源头削减灾害隐患；

（2）双扰动敏感触发区（掘进中段）：煤体内裂隙充分发育，损伤对动载幅值、频次高度敏感，是防突核心管控区间，需严格约束爆破、顶板扰动强度；

（3）临界失稳区（损伤临近阈值）：煤体承载余量耗尽，微小扰动即可诱发突出，必须布设实时监测，停止高强度采掘作业。该理论把传统定性防灾经验升级为定量阈值指导的精准防控方案，形成“损伤监测-分区判别-扰动调控”标准化工程流程，兼顾开采效率与井下安全。为验证模型工程适配性，团队以淮南新庄孜矿真实突出事故为原型搭建等比例物理试验平台，完整复现掘进、循环、冲击全扰动工况。试验表明，仿真突出启动距离、抛出煤体量与实测值相对误差仅4.23%，围岩应力、突出时长、空腔形态高度吻合，充分证明模型可可靠支撑矿井多场耦合仿真，为灾害预测、采掘方案优化提供完整理论与计算工具。

研究成果以论文形式发表于矿业工程领域国际权威期刊《International Journal of Mining Science and Technology》，题目为“Damage dynamics model of gas-bearing coal under dual disturbances and its application”。邢文彬为该论文第一作者。《International Journal of Mining Science and Technology》（ISSN: 2095-2686）由爱思唯尔（Elsevier）出版集团出版，是矿业工程、岩石力学与煤矿安全领域的旗舰期刊之一。该刊致力于发表矿业、岩土、能源安全方向具备原创理论突破与工程应用价值的前沿成果，特别聚焦深部开采多场耦合、煤岩损伤动力学、瓦斯动力灾害防控等基础与应用研究。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2026.04.001