陈金明

摘 要：为分析研究煤层注水对煤层动力灾害防治的影响，本文运用热力学表面吉布斯函数理论，从微观和宏观两方面分析水对煤体弱化和促进煤体破碎机理。分析结果表明，（1）水附着到煤表面，降低了煤表面吉布斯函数;（2）煤层注水后，水分子不仅降低了煤体内聚力，同时也降低了内摩擦系数，使得煤体整体强度弱化;（3）煤层注水可降低煤体系统表面吉布斯函数，促进煤破碎成更多更小块体，消耗多余能量，有利于防治煤层动力灾害。

关键词：煤层注水;弱化破碎;吉布斯函数;煤层动力灾害

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0138-02

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煤层注水作为煤矿放顶煤开采的主要辅助措施和防治煤层动力灾害的重要手段，以其操作简单，防治效果好的特点，得到了广泛的认可和应用，因此水对于煤性质的影响机理，成为了众多学者研究的方向。

有学者从理论上研究了超前开采工作面注入煤体的水在裂隙和孔隙中的渗透运动和水对煤体的弱化机理，从试验上得出了注水压力对煤体变形模量的弱化规律和注水含水率对煤的抗压强度的弱化规律[1]。另外，还有学者从了煤的破碎[2-6]，煤孔隙与注水的关系[7，8]，裂隙水压力对煤岩体细观结构破[9]等方面着手分析水对煤体的作用。

上述研究成果对煤矿安全生产起到了重要的指导作用，但目前对煤层注水防治煤层动力灾害机理的研究较少。本文运用热力学表面吉布斯函数理论，从微观和宏观两方面分析注水对煤体的弱化和破碎影响，得到煤层注水防治煤层动力灾害机理。……