能源科学综合

范立民，马雄德，冀瑞君

能源科学综合

西部生态脆弱矿区保水采煤实践进展

范立民，马雄德，冀瑞君

目的：我国西部（榆神矿区、神东矿区等）广泛分布着富水性较强的萨拉乌苏组含水层，补给通畅、储水条件良好，具有重要的生态价值和供水意义，在垂向上，水在上煤在下，煤层埋藏较浅，萨拉乌苏组含水层易受采煤影响，需要在开采中加以保护，即保水开采（保水采煤）。经过多年研究和探索，保水开采在基础理论研究、工程实践等领域取得了大量成果，本文就保水采煤研究的最新进展做一系统总结。方法：在简要综述保水采煤理论形成和发展的基础上，系统总结了保水采煤技术在基础研究和工程实践不同阶段的研究进展。重点论述了水文地质工程地质条件探测及合理分区预测的理论与方法，进而介绍了含水层结构保护的工程实践方法，其中顶板含水层结构保护的方法包括充填开采、窄条带开采、分层（限高）开采、短壁机械化开采、长壁机械化快速推进开采等；底板含水层结构保护主要以注浆改造和加固煤层底板为主。另外地下水转移储存作为水煤共采技术同样提高了水资源利用率。结果：1）通过地质水文地质勘探查明了本区地下水和煤层储存特征，划分了煤层覆岩结构类型和保水采煤地质条件分区，编制了基于保水采煤的采煤方法规划图，指明沙-土-基型和烧变岩型覆岩条件下有保水采煤的可行性和必要性。2）以风积沙为骨料的膏体充填材料在本区有得天独厚的物源优势，并能极大地控制地面下沉，但成本较高；窄条带采煤方法适用于面积小且不规则的矿区，但煤炭回采率低，回收留滞的“条带煤”仍具有较高的技术难度；限高（分层）开采对于煤层厚度大于10 m矿区较为适宜，但上分层开采后，下分层何时回采、回采对含水层结构的影响仍在研究阶段；短壁机械化开采适合于不规则区域及残煤区回收煤柱等；长壁机械化快速推进开采方法是限高开采或局部充填开采方法的衍生，开采中需要提高工作面推进速率；煤层底板承压水防治中物探结合注浆工程改造加固底板在渭北地区部分矿井开采中发挥了重要作用。地下水转移储存技术使矿井水得到了充分利用，但地下水库建设过程中应控制合理的 生态水位埋深，以免对植被发育、地下水循环途径造成影响。结论：综述了保水采煤从理论研究向工程实践发展的历程，开展了保水采煤地质基础研究，划分了煤层覆岩结构类型和保水采煤地质条件分区，提出了生态水位保护采煤理念，编制了基于保水采煤的采煤方法规划图，并推广应用。部分煤矿开展了保水采煤工程实践，实现了高强度采煤条件下煤层顶板含水层、底板岩溶水含水层的保护，促进了矿区地质环境保护。未来，开发低成本、适用性广的保水采煤方法是煤炭科技界面临的新课题。

来源出版物：煤炭学报, 2015, 40(8)： 1711-1717

入选年份：2015