煤炭开采环境为沉积岩，在煤系地层沉积岩中，泥岩是一种主要构成岩层，包括炭质泥岩、砂质泥岩和页岩等软弱岩体。泥岩的矿物成分主要有黏土矿物、石英和其他矿物，黏土矿物所占的比例高达40%～90%，常见的黏土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石和伊/蒙混层四种。由于黏土矿物特殊的易风化和遇水膨胀特性，常对巷道的稳定造成破坏性影响。巷道开掘后，围岩由于卸载、风化，特别是水的浸湿影响，产生水化膨胀、强度降低和软化崩解甚至泥化，从而诱发软岩巷道冒顶、底鼓乃至坍塌等工程灾害。
　　相对于各种仪器分析技术，基于分子力学、分子动力学以及量子化学的分子模拟技术是揭示物质结构与性质间关系、了解物理化学体系中物质相互作用机制的有力工具。本文主要以高岭石为研究对象，借助Materials studio软件，利用分子模拟的手段从微观的角度阐明了煤系泥岩吸水的本质。考虑目前深部开采多以埋深800m作为临界值，其原岩应力近似于20MPa，以及一些高温矿井温度能够达到70℃左右的客观实际，模拟选取不同温度和压力两种因素下高岭石遇水后的变化，分析了在不同条件下高岭石对水的吸附量、吸附热、吸附能以及吸水后的膨胀率，同时也分析了高岭石吸水的主要原因以及水在高岭石表面的吸附位，并结合电化学的知识，从微观上了解了外加电场对高岭石晶体中水分子的迁移情况。具体的结论如下：
　　（1）高岭石对水的吸附量随着温度的升高在减小，即温度升高不利于高岭石对水的吸附；而随着压力的增大呈现出对数规律的增长，说明压力的增大会促进高岭石晶层表面吸附更多的水分子。
　　（2）不同压力温度条件下，高岭石对水的吸附热最大值为2.133kJ/mol，远小于发生化学吸附的门槛值42kJ/mol,可见高岭石吸水是以物理吸附为主。
　　（3）高岭石晶体吸水后会发生体积膨胀，分析后发现随着压力的增大，膨胀率逐渐增大后趋于稳定，同时温度的降低也会使膨胀率增大。
　　（4）水分子和高岭石中不同原子的径向分布函数的峰值与距离可定性反映高岭石不同表面水吸附后形成氢键的有序性和氢键的键长。径向分布函数中水分子与高岭石中氢原子两处峰值时的吸附距离小于氢键链接的门槛值0.3nm，说明高岭石吸附水的过程中，水分子和高岭石表面原子形成了氢键。
　　（5）高岭石在吸水过程中能量发生了较大的变化，其中氢键能的贡献最大，范德华能次之，说明在吸附过程中成键类型以氢键为主，范德华力次之。由此可以断定高岭石吸水是物理吸附与化学吸附并存的。
　　（6）高岭石晶体表面存在大量的羟基，当水分子进入时，与羟基之间形成氢键，使水分子吸附在其表面。大量的羟基为水分子的吸附提供了大量的吸位点，这是高岭石吸水的主要原因。
　　（7）高岭石-水体系中存在大量的可自由移动的带电离子，在电场的作用会发生定向迁移。