山西煤矿保水开采的必要性研究

rces caused by coal mining, protect and make full use of ground water resources and realize sustainable development. This paper expounded the content and current situation of water control work in coal mines, analyzed the problems existing in water - preserved mining and put forward the water-preserved mining scheme.Key words： water-preserved mining; mine drainage utilization; water control; environmental protection; energy conservation and emission reduction0引言山西是缺水省份。中新网山西新闻2018年8月27

并组织实施。1.2山西煤矿防治水工作现状日从山西省气象局获悉，中国严重缺水省份山西2018 年上半年人工增雨近15 x 10s to所以，从当前形势来

从形势来说，在山西省，水害已成为威胁煤矿安全

生产建设的主要灾害之一，水害事故造成的直接经济

看，一方面要研究如何把水害防治转为利用，加快矿 井污水治理步伐，实现污水资源化，以此控制矿井生

损失和间接经济损失较大，教训沉痛深刻，特别是王家 岭煤矿特大透水事故发生后，在全国敲响了安全警钟，

产需水量的不断增长，实现对排供结合及水害防治的 优化管理；另一方面要针对煤矿开采特点，研究有效

各级各部门、各煤炭企业对防治水工作高度重视。从防治水组织机构现状来看，仍有部分煤矿存在地

措施防止煤矿采掘活动对含水层的影响，此为当务之急。质、物探、水文、测量等专业技术人才严重匾乏现象， 达不到防治水三专的行业相关要求。1煤矿防治水工作内容及现状1.1煤矿防治水工作的内容从技术方面看，山西省执行最严标准，有掘必探。 掘进前要超前探测，保证前方没水；回采前要探采面上

煤矿防治水工作，旨在查明影响掘进和回采的隐 方，有水疏放，没水方可回采。为了确保施钻方位准 确，近年还在山西煤炭运销集团昊兴嫄煤业和金辛达 煤业推广应用开孔定位仪；为确保终孔能到达设计层

蔽致灾水害因素，因此，在实际工作中，应坚持预测

预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，根据 不同水文地质条件，采取探、防、堵、疏、排、截、监

位，还有轨迹测量仪进行辅助确认。从经济环保角度分析，排出的水不能直接利用，要

等综合防治措施，一方面针对开采煤层的上覆含水层 和采空区制订有效防治水措施，另一方面研究是否带 压开采，对全井田采取三维地震等先进物探手段，查

先后经过采区水仓、中央水仓，然后被抽到地面进行污

水处理，最后再提供给生产和生活用水，这样的做法不

明异常区分布范围，编制水患补充调查报告，进而进

但费时费力，从经济角度考虑也不是很合理。根据规程 要求，采区水仓容量需满足矿井4 h正常涌水量大小，

行可采区、缓采区和禁采区的划分，在源头把控。然 后对缓采区进行物探和钻探，查明该区域的水文地质 情况，摸清分布范围，制订有效措施，再将其转化为

排水设备要满足矿井正常排水需要，而主水仓容量要 求满足矿井8 h正常涌水量大小，再通过排水系统抽排 到地面，进行污水处理，电费开销会计算到吨煤成本

可采区，并在可采区范围内进行采区划分，并对可采 区范围编制矿井防治水中长期规划(5 a)和年度计划，中，这无疑增加了吨煤成本；根据相关环保规定，需进

收稿日期:2019-01-05作者简介：宁冬冬，1985年生，男，山西临汾人，2009年毕业于辽 宁工程技术天学地质工程专业，工程师。• 82 •行污水的抽排和污染物的转移，这牵扯人力，耗费财力 和物力，还涉及到手续办理、设计变更、专篇及安全措

施的设计等一系列丁作，所以无论从经济角度还是环

2019年第3期宁冬冬:山西煤矿保水开釆的必要性研究2019年3月保角度出发，都应停止这种方式。之所以该工艺存在 这么多弊端仍被采用，是因为从20 a前一直沿用其至

今，轻车熟路。2煤矿开采对水资源的破坏影响2.1回采对含水层的影响从理论层面来分析，山西大部分煤矿回采结束都

是采用垮落法管理顶板，根据煤层上三带理论，回采 后的区域自下而上形成垮落带、裂隙带和弯曲带.由

此产生导水裂隙。缓倾斜（＜25°）和倾斜煤层（25°~45°）开采时导 水裂隙带高度计算公式见表1。表1中，乩为导水裂隙 带高度，m; M为煤厚，m。表1导水裂隙带高度计算公式表覆岩岩性经验公式一经验公式二坚硬H%1.2— 100》 M+2.0£\" +X9±8 9//h=3ovxir+10中硬u-l， 1.6ZM+3.6 1()0

+56HrfOVZM +10软弱U- 100X17 +4 0b~3.1XM+5.0

Hu=\\ovmr +5极软弱% 5.01002M引+& 0 +3(±3'°)因为华北煤田成层状分布，下组煤和上组煤之间

的层间距有大有小，一旦上三带（见图1）的高度大于 煤层层间距，下组煤开采就会受到层间含水层威胁。2.2破坏含水层的代价山西地区含水层种类繁多，以太原组灰岩含水层 为例，水量赋存有大有小，这就衍生出两个问题：a） 从排水时间来看，疏放过程需要大量时间，假

如此含水层存在稳定的补给来源，水量有充沛的补给, 会导致排水周期长；b） 从煤矿生产角度，根据鱷矿防治水细则》⑴规

定，回采前要排除水害威胁，否则不能进行采掘作业, 然而如果井下及地面设备长时间不运转，由于井下阴 暗潮湿，地面风吹雨淋日晒，很多设备会生锈甚至失

效，直接导致设备报废。2.3存在的问题根据安全生产标准及行业规定要求，回采前要采

取针对性强的有效措施对受水威胁的区域进行疏放，

将水患威胁消除后才能回采，这会引发以下问题：a）

如果上三带高度大于层间距，含水层的水威胁

回采，必须对其进行疏放；b） 灰岩含水层水可直接当作矿井生产用水，但如

果对其进行疏放就会产生问题。因为灰岩水本身是优

质水源.疏放后就成了污水，污水再经过现在煤矿的 排水系统重新循环，既浪费水资源，又增加了成本，

而且不环保，所以对其进行疏放是根本没必要的。3保水开采方案3.1合理选择开采区域在充分收集资料和调查的基础上，选择底部有厚

度较大隔水层的区域进行采掘设计，根据计算.该区 域煤层开采形成的垮落带和导水断裂带发育不到含水

层底部，基本实现保水开釆。3.2采取有效保水措施回采前采面有含水层、隔水层分布，但隔水层厚 度有限，则需开展对煤层回采范围顶板覆岩破坏规律 与地下水位下降及植被生存条件的关系调查，采取有

效保水开采措施后方可进行开采'对于煤层埋藏深、水文地质类型复杂、对煤层开 采会造成水害威胁、有突水危险的区域，可通过提前

进行疏放水工程保证回采安全，采取切实的措施保护

地下水资源不受破坏。3.3留设防水（砂）煤（岩）柱目前在松散含水层等水体下采煤时，一般是根据

开采区域岩层、煤层及水文地质条件、岩柱两侧的开 采状况及采矿技术条件等因素确定导水裂隙带高度。

根据井上下对照图在工作面上方地表沿煤层产状走向 和倾向布置观测线，根据需要施工水文钻孔和岩移观 测孔，并做抽水试验，观测水位变化、冲洗液消耗量，

用查看岩芯破碎程度等方法弄清开采后导水断裂带发

育高度和分布形态。采取留设防水（砂）煤（岩）柱的

方法，实现保水开采叫4结语保水开采可实现生态的可持续发展，又达到了节

能减排和环境保护的双重目的.因此势在必行。煤矿 要进一步建立健全水资源环境保护与水害防治工作相

结合的体制机制，在环保政策的前提下深入研究关键

技术，为水害防治和保水开采工作提供翔实、可靠的 地质资料依据，最终实现安全生产和生态保护双赢。 参考文献：[1]

国家煤矿安全监察局.煤安监调查〔2018〕14号.煤矿防治水细

贝'J[S 1.2018-06-04.[2]

曹志国，李全生，董斌琦.神东矿区煤炭开采水资源保护利用 技术与应用[J].煤炭工程,2014,46（10）:162-164.（责任编辑：高志凤）• 83 •