保水开采

煤矿工程学术语

保水开采（保水采煤）的目标是在防治采场突水的同时，对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。研究在开采后上覆岩层的破断规律和地下水漏斗的形成机理，从采矿方法、地面注浆等方面采取措施，实现矿井水资源的保护和综合利用。

保水开采的主要影响因素

1．地质构造特征

地质构造对地下水、地面水起着重要的控制与导水作用，局部也起着阻溢作用。地质构造越复杂，断裂越多，开采煤层离断层越近，补给来源丰富，则排水量就越大。反之构造简单，开采煤层离断层越远，补给来源少，则排水量越小。

2．水文地质条件

(1)含水层厚度大，裂隙岩溶发育，含水性强，补给来源丰富，则保水开采难度就大，反之则小。

(2)煤矿离井、泉、河水近，且水力关系密切，侧向补给来源大，则保水开采难度大，反之则小。

(3)与当地降水量、人渗系数、煤层深浅有直接关系，一般是开采煤层埋深浅，降水量大，人渗系数大，降水可直接转化为矿坑水，煤层开采后导水裂隙带影响到地面，则保水开采的难度较大，且季节性变化明显，即每年7、8、9月降水量大，保水开采的难度也增加，反之则小。

3．煤矿开采阶段

(1)煤矿开采初期，揭露的含水层相对多，各含水层处于自然饱和状态，含水性强，随着开采面积的增大，就会逐步发生顶板垮落，沟通导水断裂带，煤系顶部含水层中地下水就会直接渗入矿坑，造成保水开采难度的上升。

(2)煤矿开采中期，由于一般不会大面积揭露新的含水层，随着开采时间的增长，含水层水位不断降低，以矿井为中心的降落漏斗趋于稳定，部分含水层由承压转为无压，矿井排水量靠人渗量补给，处于补、径、排平衡状态。

(3)煤矿开采后期，由于含水层部分被疏干，导水裂隙带和节理裂隙逐步被充填，地表渗入补给量逐步减少，则矿井渗水量逐步衰减。

(4)煤矿开采木期(停产)，在其影响范围内矿坑渗水变小或不排水，但由于煤系底部有隔水层存在，采空区逐步秘水成为“地下水库”，在这种情况下实施保水开采是必要的。

影响保水开采的因素还包括采煤方法、工作面尺寸、覆岩结构、塑性岩沉积位置、塑性岩厚度(脆性岩厚度)、覆岩厚度及其力学性质和上覆充水含水层富水性等。

保水开采途径

保水开采的目的是在防治采煤工作面突水的同时对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。研究开采后上覆岩层的破断规律和地下水漏斗的形成机理，从采矿方法、地面注浆等方面采取措施，实现矿井水资源的保护和综合利用。

实现保水开采的途径有合理选择开采区域、适当留设防水煤柱和应用合理的开采方法。

1．合理选择开采区域

(1)对于不存在含水层或煤层埋藏适中、有含水层、同时其底部有厚度较大的隔水层的地区，该区域煤层开采的垮落带和导水断裂带发育不到含水层底部，不至于破坏含水层结构，可以实现保水开采。

(2)有含水层、隔水层分布，但隔水层的厚度有限，煤层开采后需要采取一定的措施才可以保护地下水不受到破坏的地区。需要研究煤层采动覆岩破坏规律和地下水位下降与沙漠地区植被生存条件的关系等，采取有效保水开采措施后方可进行开采。

(3)对于煤层埋藏深、富含水、煤层开采会造成地下水全部渗透的地区，一旦开采，矿井突水可以通过提前疏降水工程保证，但不能保证地下水含水结构、生态环境的破坏，在没有彻底解决地下水渗漏问题之前暂缓开发，已经开采的矿井应该采取切实的措施，保护地下水资源的含水结构不受破坏。

2．留设防水(砂)煤(岩)柱

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，采取留设防水(砂)煤(岩)柱的方法进行开采。首先以钻孔冲洗液为主，结合其他方法研究确定导水断裂带高度。通常在工作面上方地表沿煤层走向和倾向布置观测线，施工数个水文钻孑L和岩移观测孔，根据钻孔中水位变化、冲洗液消耗量及岩芯破碎程度等确定深埋近露头煤层开采后导水断裂带发育高度和分布形态。其次，厚松散层下近风化带保水开采的GIS研究可用于保水条件下的安全煤柱留设设计。该研究建立了GIS数据库和图形库，通过GIS多因素拟合建立了近风化带覆岩采动破坏两带高度的预计模型，提出了开采上限的GIS决策模式。

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