煤层注水对煤矿灾害的防治作用机理研究

摘要

国内外长期工程实践证实，煤层注水作为一种防控技术手段，能够从源头上有效治理煤尘、瓦斯及冲击地压等灾害，为煤矿安全生产提供了重要保障。本研究基于近年来国内外研究成果，从注水引发的煤体润湿改性、孔裂隙结构演化及力学性能调控三个维度，系统梳理了煤层注水防治矿井灾害作用机理的研究成果。煤层钻孔注水在压力驱动下渗流进入煤体孔裂隙网络，通过水膜包裹煤尘颗粒、降低煤体表面能等途径抑制粉化核形成，实现粉尘污染的源头防控；水力润湿作用促使煤体强度弱化并提升煤体塑性，配合水力致裂产生的区域卸压效应，显著改善煤层应力分布状态，从而有效预防煤层冲击地压灾害。同时，注入煤层内部的水分子通过竞争吸附置换煤体孔隙内的瓦斯，结合高压水力增透机制，显著强化煤层瓦斯的流动性，大幅提升煤层瓦斯抽采效率。尽管现有研究已从多角度阐明了注水防灾机理，但在深部复杂地质条件下，注水渗润的各向异性特征、水-煤-气-应力多场耦合动态响应机制，以及地质力学环境变异对注水效果的影响等方面仍需深入探索。这些关键问题的突破将为发展适应深部开采条件的煤层注水新技术提供理论支撑，推动煤矿灾害水力化防治水平迈上新台阶。

关键词

煤层注水 / 粉尘 / 冲击地压 / 煤与瓦斯突出 / 防治机理