以经济和社会效益最大化为目标,保水采煤是指:在干旱半干旱地区煤层开采过程中,通过控制岩层移动维持具有供水意义和生态价值含水层(岩组)结构稳定或水位变化在合理范围内,寻求煤炭开采量与水资源承载力之间最优解的煤炭开采技术。这是范立民课题组在发表于《煤炭学报》2017年第1期的论文《保水采煤的科学内涵》中梳理定义的。
针对鄂尔多斯盆地北部开发初期出现的水环境问题,1992年范立民、韩树青等提出了保水采煤思路和方法,并在随后多年的煤田水文地质勘探中,开展了保水采煤基础研究。1995年首次使用“保水采煤”一词,并识别了保水采煤地质条件分类分区指标。
范立民课题组认为:保水采煤着眼于西部干旱半干旱地区具有供水意义和生态价值的含水层,除此之外的各类含水层均不在保水采煤研究的范畴之中;保水采煤实现途径是以岩层控制理论和技术为基础而研发具有抑制导水裂隙发育的采煤技术;保水采煤实现对象为含水层结构和水位埋深,要求含水层结构稳定,或短暂失稳后造成的水位下降在一定时间后能恢复至不影响其供水能力的范围;保水采煤实现结果为优化煤炭资源开采和水资源供需平衡之间的矛盾,达到资源开发与水环境保护协调统一。
图1 保水采煤研究基本框架
研究人员指出,保水采煤工程实践在西北干旱半干旱地区获得了成功,但局部高强度采煤仍然造成了潜水水位的下降和井、泉干涸,影响了河流流域基流量稳定。榆神矿区西部煤层埋藏深度大的区域,煤炭开采产生的地面沉降可能会引起潜水位“上升”,由此引发的地质生态环境问题以及研发低成本、高资源回收率的保水采煤技术和工艺,仍然是西北生态脆弱矿区保水采煤面临的重大难题。
彭苏萍院士、武强院士、黄庆享教授审阅了范立民教授的这篇研究成果并提出了宝贵意见,研究工作得到了王双明教授的指导,撰写过程中作者也与马立强教授、李涛博士及冀瑞君工程师进行了讨论。
这项研究得到了国家重点基础发展研究计划(973)资助项目、陕西省科学技术推广计划资助项目的资金支持。
文章来源:范立民.保水采煤的科学内涵[J].煤炭学报,2017,42(1):27-35.
作者简介:范立民(1965—),男,山西曲沃人,教授级高级工程师。Tel:029-87851129,E-mail:498518851@qq.com