煤矿地下水库理论框架与技术体系
这是顾大钊院士在《煤矿地下水库理论框架和技术体系》一文中提出的。这篇论文被评选为“第二届中国科协优秀科技论文”。
安全、高效和绿色是当今煤炭开采的三大主题。我国某些矿区煤炭安全和高效指标已经达到世界领先，但亟待推进煤炭绿色开采的技术进步。
根据中国工程院研究，预计到2030 年煤炭占我国一次能源消费的比重仍在50% 以上。西部地区(晋陕蒙甘宁)是中国的煤炭主产区，2013 年该地区煤炭产量约占全国煤炭产量70%，但水资源匮乏，仅占全国3. 9%。
针对煤炭开采对地下水资源的影响，钱鸣高院士率先提出煤炭绿色开采理念和西部矿区保水开采技术研究的若干领域，该技术的主要思路是采用“堵截法”保护隔水层不受破坏，避免形成导水裂隙，从而保护地下水，采用的主要技术手段包括限高开采和充填开采，并在部分矿区成功应用。
神华集团在研究和掌握西部矿区煤炭采前、采中和采后地下水系统变化规律的基础上，在国内外创新提出了以“导储用”为特征的煤矿地下水库储用矿井水理念。即利用煤炭开采形成的采空区岩体空隙储孔，将安全煤柱用人工坝体连接形成水库坝体，同时建设矿井水入库设施和取水设施，充分利用采空区岩体对矿井水的自然净化作用，建设煤矿地下水库工程。该技术突破了原有“堵截法” 保水理念，采用“导储用”思路，将矿井水疏导至井下采空区进行储存和利用，避免了外排蒸发损失、地面水处理厂建设和运行成本高等问题，开辟了煤炭开采与水资源保护利用协调的技术途径。
研究介绍了涵盖煤矿地下水库设计、建设和运行的技术体系，包括水源预测、水库选址、库容设计、坝体构建(煤柱坝体参数确定和人工坝体参数及构筑工艺)、安全运行和水质保障等六大关键技术。
煤矿地下水库技术在神东矿区推广应用，累计建成32 座煤矿地下水库，储水量达3 100 万m3，是目前世界惟一的煤矿地下水库群；煤矿地下水库供应了矿区95%以上的用水，保障了矿区的可持续开发。神东矿区煤矿地下水库技术不仅保障了世界惟一的2 亿吨级矿区的生产、生活和生态用水，还使矿区植被覆盖率提高了30%左右；同时为周边电厂(神华国能集团大柳塔电厂和上湾电厂)供水。通过持续技术创新，神华集团在神东矿区大柳塔矿建成了首座煤矿分布式地下水库工程。
顾大钊院士在研究最后支出，煤矿地下水库技术是煤炭开采与地下水保护利用的有机结合，是一个新的交叉技术领域，有许多问题需进一步研究解决，主要包括：加强煤矿地下水库基础理论研究、加大技术研发力度、加大煤矿地下水库技术的推广应用。
拓展阅读
“第二届中国科协优秀科技论文”是中国科协2017年组织开展的中国科技期刊年度优秀论文遴选推介活动，目的是为了从源头上推动我国科技期刊质量的提升，更好地提升服务科技创新能力和服务广大科技工作者。通过牵头单位组织实施、专家推荐、初评遴选、终评审定以及公示等程序，最终只有99篇论文入选第二届中国科协优秀科技论文。
“第二届中国科协优秀科技论文”是2013年1月1日起至今在我国科技期刊发表的优秀论文的代表，或在基础研究领域对所在学科发展有重大影响或能够开拓和引领学科发展；或在应用研究领域具有巨大应用价值、能够引导所在学科工程与技术发展;或反映某分支学科的历史背景、研究现状、发展趋势，具有较高的情报学价值。
