The influence of tectonic, geostatic, and mining stresses on coal and gas outburst (CGO) becomes more obvious with increasing mining depth. The limitations of general experimental methods and test systems hinder the direct observation and characterization of the dynamic responses of the multi-physical parameters associated with CGO. In this study, a custom-made large-scale physical simulation test system was used to study the characteristics of outburst evolution under different geo-stress levels, to overcome dynamic disasters in coal mines. The intensity and initial velocity of the outburst coal flow increased with increasing geo-stress. The geo-stress changes and gas pressure released during the outburst process mainly manifested in the relief and abutment stress zones, while the release of the elastic strain energy manifested in the abutment stress zone. This showed that the sphere of influence of the change on the physical parameters, such as the geo-stress, gas pressure, and elastic strain energy, is important for setting the drilling depth in measures to eliminate outburst. Interestingly, there seems to be a mechanism that suppresses the excess energy released during the outburst process, such that the solid–gas ratio of the two-phase outburst flow does not increase with increasing initial geo-stress. The dynamic outburst phenomenon is not completely positively correlated with increasing geo-stress. The mechanism causes cyclical fluctuations in the geo-stress, elastic strain energy, and gas pressure during the CGO process and pulse characteristics of the outburst coal flow simultaneously.

中文翻译：

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地应力对煤与瓦斯突出动力响应特征的影响

随着开采深度的增加，构造应力、地质应力和开采应力对煤与瓦斯突出（CGO）的影响变得更加明显。一般实验方法和测试系统的局限性阻碍了与 CGO 相关的多物理参数的动态响应的直接观察和表征。本研究利用定制的大型物理模拟试验系统，研究不同地应力水平下的突出演化特征，以克服煤矿动力灾害。突出煤流的强度和初始速度随着地应力的增加而增加。突出过程中地应力变化和释放的瓦斯压力主要表现在浮雕和桥台应力带，而弹性应变能的释放则表现在邻接应力区。这表明，变化对地应力、气压、弹性应变能等物理参数的影响范围对于确定钻孔深度在消除突出措施中具有重要意义。有趣的是，似乎有一种机制可以抑制突出过程中释放的多余能量，使得两相突出流的固气比不会随着初始地应力的增加而增加。动态爆发现象与增加的地应力并不完全正相关。该机制同时引起CGO过程中地应力、弹性应变能和瓦斯压力的周期性波动以及突出煤流的脉冲特征。这表明，变化对地应力、气压、弹性应变能等物理参数的影响范围对于确定钻孔深度在消除突出措施中具有重要意义。有趣的是，似乎有一种机制可以抑制突出过程中释放的多余能量，使得两相突出流的固气比不会随着初始地应力的增加而增加。动态爆发现象与增加的地应力并不完全正相关。该机制同时引起CGO过程中地应力、弹性应变能和瓦斯压力的周期性波动以及突出煤流的脉冲特征。这表明，变化对地应力、气压、弹性应变能等物理参数的影响范围对于确定钻孔深度在消除突出措施中具有重要意义。有趣的是，似乎有一种机制可以抑制突出过程中释放的多余能量，使得两相突出流的固气比不会随着初始地应力的增加而增加。动态爆发现象与增加的地应力并不完全正相关。该机制同时引起CGO过程中地应力、弹性应变能和瓦斯压力的周期性波动以及突出煤流的脉冲特征。气体压力和弹性应变能对于在消除突出的措施中设置钻孔深度很重要。有趣的是，似乎有一种机制可以抑制突出过程中释放的多余能量，使得两相突出流的固气比不会随着初始地应力的增加而增加。动态爆发现象与增加的地应力并不完全正相关。该机制同时引起CGO过程中地应力、弹性应变能和瓦斯压力的周期性波动以及突出煤流的脉冲特征。气体压力和弹性应变能对于在消除突出的措施中设置钻孔深度很重要。有趣的是，似乎有一种机制可以抑制突出过程中释放的多余能量，使得两相突出流的固气比不会随着初始地应力的增加而增加。动态爆发现象与增加的地应力并不完全正相关。该机制同时引起CGO过程中地应力、弹性应变能和瓦斯压力的周期性波动以及突出煤流的脉冲特征。似乎有一种机制可以抑制突出过程中释放的多余能量，使得两相突出流的固气比不会随着初始地应力的增加而增加。动态爆发现象与增加的地应力并不完全正相关。该机制同时引起CGO过程中地应力、弹性应变能和瓦斯压力的周期性波动以及突出煤流的脉冲特征。似乎有一种机制可以抑制突出过程中释放的多余能量，使得两相突出流的固气比不会随着初始地应力的增加而增加。动态爆发现象与增加的地应力并不完全正相关。该机制同时引起CGO过程中地应力、弹性应变能和瓦斯压力的周期性波动以及突出煤流的脉冲特征。