我国煤炭开采水资源保护利用技术研究进展.pdf

第4 4 卷第1 期 2 0 1 6年 1月 煤 炭 科 学 技 术 Co a l S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y V0 l _ 4 4 No． 1 J a n ． 2 0 1 6 我 国煤炭开 采水资 源保护 利用技 术研 究进展 顾大钊 ， 张 勇 ， 曹志国 1 ． 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室， 北京1 0 0 0 1 1 ； 2 ． 神华集团有限责任公司 科技发展部， 北京1 0 0 0 1 1 摘要 水资源短缺是全球性问题 ， 我国是全球 最缺水的国家之一。煤炭资源与水资源的逆向分布使 得我国煤炭开采水资源保护利 用成为煤炭绿 色开发的重 大技 术难题 。我国西部 已成为煤炭 的主产 区， 但该地区生态环境脆弱， 水资源蒸发量大， 矿井水外排后蒸发损失是我 国 目前煤炭开采年损失 6 0 亿 t 矿井水的主要原因。系统分析 了煤炭开采水资源保护利 用的技 术进展及工程应 用特 点； 介 绍了 神华集 团经过近 2 0年的技术探 索和工程 实践 ， 突破传统理念 ， 首次提 出采空区储 用矿 井水的技术构 想， 攻克了水源预测、 水库选址、 库容计算、 坝体构筑、 安全控制和水质保障等技术难题， 构建了煤矿地 下水库技术体 系。该技术 已在神 东矿 区全面实施 ， 并将在西部其他矿 区推广应用， 为煤炭开采水资源 保护利用开辟 了有效的技术途径。 关键词 煤炭开采； 水资源保护利用； 采空区储 用矿 井水； 煤矿地下水库 中图分类号 T V 6 2 3 T D 7 4 文献标志码 A 文章编号 0 2 5 3 - 2 3 3 6 2 0 1 6 0 1 - 0 0 0 1 - 0 7 Te c h ni c a l p r o g r e s s o f wa t e r r e s o ur c e pr o t e c t i o n a nd ut i l i z a t i o n b y c o a l mi n i ng i n Ch i na Gu Da z h a o ． Z h a n g Yo n g ， Ca o Zh i g u o ’ 1 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f G r o u n d w a t e r P r o t e c t i o n a n d U t i l i z a t i o n b y C o a l Mi n i n g ， B e ltin g 1 0 0 0 1 1 ， C h i n a ； 2 ． T e c h n o l o g y D e v e l o p m e n t D e p a r t me n t ， S h e n h u a G r o u p C o r p o r a t i o n L i mi t e d ， B e lti n g 1 0 0 0 1 1 ， C h i n a Ab s t r a c t W a t e r s h o a g e i s a g l o b a l p r o b l e m， C h i n a i s o n e i s o n e o f t h e mo s t s h o rt a g e c o u n t ri e s i n t h e wo r l d， t h e d s t r i b u t i o n o f c o al r e s o u r c e i s r e v e r s e t o w a t e r r e s o u r c e ， w h i c h m a k e s p r o t e c t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f w a t e r r e s o u r c e b e c o m e m o r e i m p o r t a n t ． We s t e r n C h i n a h a s b e c o me m a j o r c o a l p r o d u c i n g a r e a s ， i n w h e r e e c o l o g i c al e n v i r o n m e n t i s f r a g i l e a n d e v a p o r a t i o n i s q u i t e l a r g e ． T h e d i s c h arg e d m i n e w a t e r e v a p o r a t i o n i s m a j o r r e a s o n f o r l o s s o f 6 b i l l i o n t o n s wa t e r p e r y e a r i n C h i n a ． T h e r e c e n t t e c h n i q u e s a n d e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s o n p r o t e c t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f w a t e r r e s o u r c e b y c o al mi n i n g a r e s u mma r i z e d a n d a n a l y z e d ， a n d c o al mi n e u n d e r g r o u n d r e s e r v o i r i s f i r s t l y p r o p o s e d b y S h e n h u a G r o u p C o r p o r a t i o n Li mi t e d ba s e d o n t h e br e a k t h r o u g h t e c hn o l o g i c a l c o n c e p t o f mi n e wa t e r s t o r a ge a nd u t i l i z a t i o n i n g o a f ，a nd s o me t e c hn i c a l p r o b l e ms， i n ． c l u d i n g wa t e r r e s o u r c e p r e d i c t i o n， r e s e rvo i r s i t e s e l e c t i o n ， r e s e rvo i r c a p a c i t y d e s i g n， d a m c o n s t r u c t i o n， s a f e t y g u a r a n t e e ， wa t e r q u ali t y c o n t r o l ， are s o l v e d i n al mo s t 2 0 y e a r s o f t e c h n i c al e x p l o r a t i o n a n d e n gi n e e r i n g p r a c t i c e ． L a s t l y ， t h e w h o l e t h e o r y f r a m e w o r k and t e c h n o l o g i c al s y s t e m i s e s t a b l i s h e d ． Th e c o al mi n e u n d e r gro u n d r e s e rvo i r h as b e e n a p p l i e d i n S h e n d o n g Mi n i n g Ar e a ， a n d i s p o p u l a r i z i n g t o o t h e r mi n i n g a r e a s i n t h e w e s t e r n C h i n a ．Th e t e c h n i q u e i s a e f f e c t i v e wa y t o t h e p r o t e c t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f u n d e r g r o u n d w a t e r r e s o u r c e b y c o al mi n i n g ． Ke y w o r d s c o al mi n i n g ； p r o t e c t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f w a t e r r e s o u r c e ； mi n e w a t e r s t o r a g e and u t i l i z a t i o n i n g o af； c o al min e u n d e r gro u n d r e s e rvo i r 1 问题 的提 出 我国是全球最大的煤炭生产和消费 国， 2 0 1 4年 煤炭生产和消费分别 占全球 的 4 6 ． 9 ％和 5 0 ． 6 ％ ； 煤炭在我 国一次能源生产与消费 中长期 占 7 0 ％左 右 图 1 ， 煤炭在我国的主体能源地位较长时期 内 收稿 E t 期 2 0 1 5 1 1 2 0； 责任 编辑 杨正凯DO1 1 0 ． 1 3 1 9 9 ／ j ． c n k i ． c s t ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 0 1 基金项 目 “ 十二 五” 国家科技支撑计划资助项 目 2 0 1 2 B A C1 0 B 0 3 作者简介 顾大钊 1 9 5 8 一， 男 ， 江苏盐城人 ， 中国工程院院士 。 1 0 1 0 5 8 1 3 3 0 5 3 ． E ma i l g u d z s h e n h u a ．cc 引用格式 顾大钊， 张勇， 曹志国． 我国煤炭开采水资源保护利用技术研究进展[ J ] ． 煤炭科学技术， 2 0 1 6 ，4 4 1 1 _ 7 ． G u D a z h a o ， Z h a n g Y o n g ， C a o Z h i g u o ． T e c h n i c a l p r o g r e s s o f w a t e r r e s o u r c e p r o t e c t i o n a n d u t i l i z a t i o n b y c 0 a l m i n i n g i n C h i n a [ J ] ．Co a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， 2 0 1 6 ． 4 4 1 1 7 ． 2 0 1 6 年第1 期 煤 炭 科 学 技 术 第4 4 卷 不会发生改变 ， 安全和绿色 已成为 当前煤炭开采的 主题。目前 ， 我国煤炭安全形势趋好 ， 煤炭百万吨死 亡率已经由 2 0 0 0年的 5 ． 7 7降低至 2 0 1 4年的 0 ． 2 5 7 图 2 。我国煤炭开采效率 已达世界先进水平 ， 在 煤机装备 、 煤炭开采工艺方 面全球领先。全球 9 5 ％ 以上的千万吨矿井都在中国。 薰8 瑟 一 日煤 炭 ，“黼 一 jI{获 占 ⋯ 次 能 一 ． ． ． 消 费 比例 一 ’。 图 图1 我国煤炭历年产量及 占一次能源消费量比例 F i g ． 1 P r o d u c t i o n o f c o a l a n d i t s p e r c e n t a g e w i t h pr i ma r y e ne r g y c o n s u mpt i o n i n Chi na 7 6 簧 5 4 冒 3 2 l 0 昌 g g昌葛 昌 g 蓦g 2 tq 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0拳0 0 0 0 0 - q l | t “ q 年份 图 2 2 0 0 0 --2 0 1 4年我 国煤炭 百万 吨死亡率 变化 F i g ． 2 Mi l l i o n t on s de a t h r a t e o f c o a l mi ne i n 20 00 -- 2 01 4 绿色开采是煤炭科学开发的核心 内容 ， 而煤炭 开采水资源保护与利用是煤炭绿色开采面临的重大 难题。我国煤炭绿色开采水平提升缓慢 ， 严重影响 了煤炭开采整体技术水平的提高。因此， 习总书记 2 0 1 4年 6月 1 3日在有关 能源革命 的讲话 中指 出， 煤炭开采对地下水资源和地表生态的破坏是煤炭开 发面临的主要问题。 笔者针对水资源短缺的全球性 问题 ， 分析 了我 国煤炭资源与水资源逆向分布特征 ； 总结 了我 国西 部煤炭开采水资源保护利用 的技术进展 ， 指出矿井 水井下储用是煤炭开采水资源保护与利用的主要技 术方向。 2 水 资源短缺是全球 性问题 水是生命之源、 生产之要 、 生态之基 。据统计 ， 地球上水的总储 量约 1 ． 2 6 x 1 0 m ， 海水和其他咸 水 占 9 7 ． 4 7 ％， 淡水仅 占2 ． 5 3 ％； 其中， 人类真正可利 用的河水 、 淡水湖水和浅层地下水等淡水资源 总量 2 约为 4 ． 1 51 0 ”m ， 仅 占地球 总水 量 的 0 ． 3 ％左 右 J 。随着世界人 口数 量增 加， 淡水需求量逐年 增加 ， 而可用淡水总量却以 6 ． 4 1 0 m m ／ a的速度减 少 。目前 ， 全球约 7 ． 8亿人难 以获取可用的洁净淡 水资源， 超过 2 O亿人生活在供水高度紧张的地区； 预计到 2 0 5 0年 ， 世界人 口的6 7 ％将生活在水资源严 重稀缺的地区L S - m 3 。 中国从 2 0世纪 7 0年代开始出现水资源紧缺问 题 ； 2 0世纪 8 0年代以来 ， 中国的水资源紧缺 由局部 逐渐蔓延至全国， 对国民经济带来严重影 响。我国 是全球最缺水的国家之一 ， 2 0 1 4年人均水资源已不 足 2 0 0 0 m ， 水资源形势极为严峻 。我国淡水资 源分布不均 ， 表现为“ 南多北少 ， 东多西少” 长江流 域及其以南地 区面积 占全国 3 6 ． 5 ％， 而水 资源量 占 全国的 8 1 ％； 淮河流域及其以北地 区的面积 占全 国 6 3 ． 5 ％， 其水资源量仅 占全 国的 1 9 ％； 我 国北方人 口 占全国总人 口的 2 ／ 5 ， 但 水资源 占有量不足全 国水 资源总量的 1 ／ 5 。从水 量上看 ， 全 国 5 6 1个地 级以上城市中 4 0 0多个缺水。为缓解区域水资源紧 张状况 ， 我 国相继修建了多项大型跨流域调水工程 ， 如南水北调工程 、 天津引滦入津工程 、 山东引黄济青 工程 、 山 西 引 黄人 晋 工 程 和 陕 西 引 汉 人 渭 工 程 等l 1 ， 部分缓解了区域用水紧张难题 。 3 水资源保护利用是煤炭绿色开发面临的 重大技术难题 3 ． 1 我国煤炭资源与水资源逆向分布 中国工程院相关研究表 明， 我 国含煤 盆地和煤 炭资源呈“ 井” 字型分布格局 ， 即煤炭资源受东西 向 展布的天山一 阴山构造带 、 昆仑一 秦岭一 大别 山构造 带和呈南北 向展布的大兴安岭 一 太行 山一 雪峰 山构 造带 、 贺兰山一 六盘山一 龙 门山构造带控制。煤炭资 源分 布 具 有 西 多 东少 、 北 多 南 少 和 东 深 西 旱 特 征 。目前 ， 东 部新 汶、 徐州 等老 矿 区采 深 已达 1 0 0 0 m左右 ， 且 资源 E t 渐枯 竭 ， 开采 复杂 程度加 大； 西部地区煤炭埋藏浅 、 煤层厚 、 开采条件相对简 单 ， 已成为煤炭主产 区， 煤炭产量已 占全 国 7 0 ％， 且 比例不断增加 图 3 。 我国水资源与煤炭资源呈逆 向分布， 中西部富 煤地区多处于干旱 和半干旱的生态脆弱 区， 水资源 短缺且地表生态脆弱 ； 主要煤炭基地水资源短缺， 矿 区供水主要靠抽取地下水资源和矿井水综合利用 ， 矿区建设面临找水 、 水资源综合利用和水权配置难 顾大钊等 我国煤炭开采水资源保护利用技术进展 2 0 1 6年第 1 期 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 40 3 0 图 3 西部煤炭产量 占全 国比例 F i g ． 3 P e r c e n t a g e o f c o a l p r o d u c t i o n i n we s t e r n C h i n a 3 ． 2 水资源保护利用是西部煤炭 开发面临的重大 难 题 水资源保护与利用是煤炭开发长期面临的重大 难题。据 统计 ， 我 国开采 1 t 煤炭 约产生 2 t 矿井 水 ， 但矿井水利用率仅 2 5 ％左右 ； 目前每年产 生矿井水约 8 0亿 t _ 2 ， 矿井水年损失量达 6 0亿 t ， 相当于我 国每 年工业 和 民用缺水 量 1 0 0亿 t 的 6 0 ％。煤炭开发水资源损失的主要原 因是矿井水外 排地面没有得到有效利用 ， 在西部矿区尤为明显。 我 国西部煤炭主产区气候干旱 ， 年蒸发量是降 水量的 6倍以上 ， 为保障安全生产 ， 矿井水都是外排 地表后排放， 但 由于蒸发量大， 不能有效储存和利 用。如何实现煤炭开发与水资源保护利用相互协调 是西部矿区煤炭绿色开发面临的重大技术难题 ， 也 是西部矿区生态文明建设 的核心内容之一。 3 ． 3 国家高度重视矿井水保护利用 矿井水保护利用 已成为煤炭绿色开发的难点和 热点问题 ， 受到全社会的关注 。习总书记在 中央财 经领导小组第六次会议上提出 我国煤炭资源丰富 ， “ 煤老大” 在较 长时间内作 为我 国主体 能源的地位 不会发生变化。煤炭的大量开采和使用带来两大突 出问题 一是煤炭开采对地下水资源和地表生态 的 破坏 ； 二是煤炭消费对环境的破坏。 为解决上述难题 ， 党和 国家颁 布了一系列煤炭 开发水资源保护利用 的政策法规 ， 提出了严格 的要 求。2 0 1 5年 5月 中共 中央 、 国务院在 关 于加快推 进生态文明建设的意见 中指出“ 积极开发利用再 生水、 矿井水 、 空 中云水 、 海水等非常规水源 ， 严控无 序调水 和人造水 景工程 ， 提 高水 资 源安全 保 障水 平” ； 2 0 1 5年 4月国务院在 水污染防治行动计划 水十条 中指 出“ 推进矿井水综合利用 ， 煤炭矿 区 的补充用水 、 周边地 区生产和生态用水应优先使用 矿井水 ， 加强选煤废水循环利用” ； 2 0 1 5年 4月 国家 能源局 煤炭清洁高效利用行动计划 2 0 1 5 --2 0 2 0 年 中提 出“ 加 大煤矸石 、 煤泥 、 煤矿 瓦斯 、 矿井水 等资源化利用的力度” 、 “ 有条件 的矿区实施保水开 采或煤水共采 ， 实现矿井突水控制与水资源保护一 体化” ； 2 0 1 5年 1 月国家能源局等在 促进煤炭安全 绿色开发和清 洁高效利用 的意见中指出“ 统筹 煤 炭资源条件 、 矿山地质环境 、 水资源承载力和生态环 境容量 ， 确定合理 的科学产能” ， 将水资源作为煤 炭 科学产能的约束条件； 2 0 1 5 年全国人大修订的 中 华人民共和国环境保护法 首次将“ 保障公众健康” 写入总则第一条 和 明确 规定 “ 保护优先 ” 的原则 ； 2 0 1 4年 6月 国 务 院 能 源 发 展 战 略 行 动 计 划 2 0 1 4 --2 0 2 0 年 规定“ 依据区域水资源分布特点 和生态环境承载能力 ， 严格煤矿环保 和安全准入标 准， 推广充填、 保水等绿色开采技术” ； 2 0 1 2 年 3月 国家发展改革委在 煤炭工业发展“ 十二五” 规划 也对矿井水利用率和地表生态修复提出了明确的指 标要求 ； 2 0 1 2年 2月 国务院在 国务院关 于实行最 严格水资源管理制度的意见 国发[ 2 0 1 2 ] 3号 提 出要确立水资源开发利用控制红线 ， 确定了具体指 标要求 ， 明确指出重大项 目建设要与当地水资源条 件相适应 等。党 的十八届 中央委员会第五次 全体会议公报 中提出了创新 、 协调 、 绿色、 开放 、 共享 五个发展理念 ， 再次强调 了节约资源和保护环境 的 基本 国策 ， 并 将 “ 生态 环境质量 ” 提升至一个 新 的 高度 。 上述政策法规对矿井水保护与利用提 出了更为 严格 的要求 ， 特别是西部煤炭主产区， 必须研发相适 应的技术 ， 实现煤炭开采 与水资源保护利用相互协 调 发展 。 4 煤炭开采水资源保护利用的技术进展 长期 以来 ， 针对煤炭开采对地下水的影响问题 ， 国内外进行了大量的技术研究和工程实践 。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 ， 指出必须研发适合于西部 矿区的煤炭 开采 与水 资源协调技术 。据此不 同机构和学者展开了大量 的研究工作 ， 包括煤炭开 采“ 三带 ” 和煤 炭 开采 地下 水运 移规 律 等基 础研 究 ， 形成 了两类技术途径 一是以“ 堵截法” 为 特征的保水开采技术 ； 二是以“ 疏导法” 为特征的矿 井水储存利用技术。 4 ． 1 “ 堵截法” 为特征的保水开采技术 “ 堵截法” 保水 开采技术 的核心是保护煤层上 3 2 0 1 6 年第1 期 煤 炭 科 学 技 术 第4 4 卷 方隔水层完整性 ， 避免形成导水裂隙 ， 从而堵截地下 水向下渗流， 实现保护含水层地下水 的 目的。采用 的主要技术手段包括充填开采、 限高开采 、 房柱式开 采 、 保水区域划分等 。 。 。 充填开采在我 国东部 和中部 矿区 ， 特别 是 “ 三 下” 采煤中得 到较好的应用 ， 但在我 国西部 煤炭主 产区推广应用 ， 必须解决提高充填效率和降低充填 成本等难题 。针对西部煤炭开采地下水保护 ， 相关 学者研发了基于生态水位保护的保水区域划分、 房 柱式开采和条带式开采等技术[ 4 5 o _ ， 但其推广应用 尚需解决提高煤炭资源采出率等问题 。 4 ． 2 “ 疏导法” 为特征的矿井水井下储用技术 该技术是采用疏导手段 ， 在掌握并利用煤炭开 采地下水运移规律基础上 ， 将矿井水转移至采空区 进行储存 ， 并建设相应 的抽采利用工程 ， 确保矿井水 不外排地表， 实现矿井水资源的保护利用。 神华集团在神东矿区经过近 2 0年技术攻关和 工程实践 ， 研发成功了煤矿地下水库技术 ， 即利用煤 炭开采形成的采空 区岩体空隙 ， 用人工坝体将不连 续的安全煤柱连接形成水库坝体 ， 形成相对封 闭的 储水空间， 同时建设矿井水注入设施和取水设施 ， 充 分利用采空区岩体对矿井水的 自然净化作用 ， 实现 矿井水井下储存与利用 卜 ， 该技术 已成功在神东 矿区全面实施 。 4 ． 3 煤炭 开采地下水资源保护利用的技术探索 针对西部矿 区煤炭开采 矿井水外 排损失 的问 题 ， 神华集团联合 中国矿业大学 北京 、 中国矿业 大学 、 清华大学和中国煤炭科工集团西安研究 院等 高校和科研机构， 在神东矿区开展了 神东矿区水 资源保护性开采与综合利用技术 神东矿 区水资 源保护性采煤技术研究与应用 神东矿区现代煤 炭开采对地下水资源和生态影响规律研究 等多项 科技创新项 目和工程实践 ， 掌握 了神东矿 区煤炭开 采地下水 的运移规律 ， 开展 了矿井水保护利用 的技 术探索 一是设法阻止矿井水 的产生 ， 主要采用限高 和充填开采技术 ； 二是在地面建设储水设施 ； 三是探 索在井下储用矿井水。 研究表 明， 在神东矿 区充填开采和限高开采虽 然技术上可行 ， 但大幅降低煤炭开采效率和煤炭资 源采出率， 难 以大规模实施 ； 在地面建设储水设施 ， 面临征地 困难 、 水资源蒸发浪费和水体污染严重等 技术难题 ， 也无法实施。据此 ， 神华集团突破传统理 念 ， 开展 了矿井水储存于井下采空 区的技术探索 ， 经 4 历了采空区储水设施 、 煤矿地下水库和煤矿分布式 多层地下水库的技术发展历 程 ， 构建 了较为完善的 煤矿地下水库技 术体 系， 包括水源预测 、 水库选址、 库容设计 、 坝体构筑 、 安全监控和水质控制等 6个方 面 ] 。 5 煤矿地下水库技术在西部矿区成功应用 神华集团在神东矿区成功应用煤矿地下水库技 术 ， 目前累计建成 3 5座煤矿地下 水库 ， 储水量 约 2 5 0 0万 m 。 ； 并在神东矿 区大柳塔矿建成首座煤矿分 布式多层地下水库 ， 由 2号煤层 的 3座地下水库和 5号煤层的 1 座地下水库组成 ， 储水量达 7 1 0万 m。 ， 实现了矿井水不外排 。近 3年来 ， 煤矿地下水库供 应了矿区用水的 9 5 ％以上 ， 2 0 1 4年煤矿地下水库给 矿区供水达 6 5 0 0万 m ， 为世界唯一的 2亿 t 级矿 区提供了水资源保障； 3年为神东矿区累计创造经 济效益 2 7 ． 8 5 亿元， 包括节约生活和生产用水的购 水费用 2 3 ． 2 9亿元和节约的矿井水外排费用 、 地面 水处理费用及排污费用等 4 ． 5 6亿元。 神华集 团已掌握 了该 技术成套 的 自主知识 产 权 ， 累计 申报煤 矿地下水库方 面 的国内专利 7 0余 项 其 中已授权 的专利 5 1项 发 明专利 2 9项 ； 申 报 P C T专利 4项 ， 开辟了我国西部煤炭主产区煤炭 开采水资源保护与利用新的路径 ， 实现了煤炭开采 与水资源保 护利用的协调。其 中 “ 一种 矿井地下 水的分布式利用方法 ” 发 明专利荣获第十七届 中国 专利奖金奖 ， 成为在 1 9 8 9年该奖项设立 以来煤炭行 业获得的第 3个中国专利金奖 ； 以该技术 为核心技 术支撑的“ 生态脆弱区煤炭现代开采地下水 和地表 生态保护关键技 术” 成果 获得 国家科技 进步 二等 奖 ； “ 煤矿地下水库关键技术与应用” 成果获得 内蒙 古 自治区科技进步一等奖。 该技术相继被国土资源部和国家科技部等作为 先进技术在全国进行推广应用 ， 世界煤 炭协会制作 了煤矿地下水库专题案例 ， 在世界主要 煤炭企业推 广应用。神华集团在所属的煤矿区 ， 包括包头矿区 、 新街矿区、 榆神矿区 、 宁东矿 区、 大雁矿区、 新疆矿区 等全面推广应用该技术 ； 2 0 1 5年 9月 国家科技部批 准了神华集 团以煤矿地 下水库 为核心技术 建设 的 “ 煤炭开采水资源保护与利用” 国家重点实验室 ， 神 华集 团将致力于西部不同地质特征和煤炭开采条件 下的矿区水资源保护利用技术研发 和工程实施 ， 为 我国西部煤矿区煤炭开采水资源保护利用提供科技 顾大钊等 我国煤炭开采水资源保护利用技术进展 2 0 1 6年第 1 期 支撑。 6 煤矿地 下水 库技术发展方 向 煤矿地下水库技术涉及采矿工程 、 工程地质、 水 文地质、 水利工程和环境工程等多个学科 ， 是复杂的 系统工程 ， 面临众多技术难题 ， 如水源预测 、 水库选 址与规划、 储水系数计算、 坝体构筑工艺、 坝体参数 设计 、 库间通道建设 、 安全保障技术 、 岩体对矿井水 净化规律 、 水质控制 、 高矿化度水处理等基础理论和 应用技术难题 ， 未来将 依托 “ 煤炭开采水资 源保 护 与利用” 国家重点实验室 ， 联合国内外科研院所 ， 开 展基础理论研究与突破关键技术 ， 形成适用于我国 西部煤炭主产区的水资源保护与利用技术体系。未 来将开展 以下研究工作 1 煤炭开采对地下水 系统的影响评价 与区域 水资源动态平衡理论研究。包括 煤炭开采岩体裂 隙演化规律及控制机理 、 煤炭开采对地下水系统的 影响规律 、 煤炭开采引起 的应力 场变化与地下水位 的影响、 区域水资源动态平衡理论与技术等。 2 煤矿地 下水 库基础理论研究 。包括煤 炭开 采 的采动应力场、 裂隙场和渗流场 “ 三场 ” 关系及演 化机理； 采空区岩体对矿井水的自净化机理； 煤矿地 下水库储水对地下水循环系统和地表植被生长的影 响 ； 煤矿地下水库坝体安全与水体优化调度理论等 。 3 煤矿地下水库关键技 术研发。包 括煤矿地 下水库坝体构筑工艺及参数优化研究 、 煤矿地下水 库安全保障技术、 煤矿地下水库协调运行技术、 煤矿 地下水库水质保障技术 、 煤矿地下水库水质分 级处 理技术 、 矿井水高效循环利用技术等。 4 基于水 资源保 护的矿 区生态建设理 论与技 术 。包括地下水系统变化与生态环境系统的关系及 作用机理 、 煤炭开采对地表生态环境系统的影 响规 律 、 煤炭高效开发对地表生态 的影响规律 、 煤炭开采 地表生态修复能力评价等。 5 加大煤矿地下水库技术的推广应用 ， 制定企 业和行业技术标准 ， 加快在西部缺水矿 区推广该技 术 ； 逐步在西部条件适合的其他地区推广， 包括 向露 天煤矿推广。 7 结 论 1 水资源短缺是一个全球性 问题 ， 尤其在我 国 煤炭主产 区的西部矿区 ， 由于特殊的地理气候条件 ， 干旱少雨 ， 水资源供需矛盾十分突出， 严重制约该地 区煤炭绿色开发 。 2 以“ 堵截法” 理念为特征 的保水 开采技术 必 须进一步解决提高开采效率和煤炭资源采出率等技 术难题 。 3 煤矿地下水库技术作为“ 疏导法” 理念的代 表技术 ， 实现了煤炭资源与水资源的协调开采 ， 为西 部煤炭开采地下水保护利用开辟了一条有效的技术 途径。 4 煤矿地下水库技术复杂的系统工程 ， 涉及采 矿、 水利、 地质和环境等多个学科， 还须进一步开展 相关基础理论研究和技术攻关 ， 从而形成适用于不 同地质 和开采条件 的理论与技术体系 ， 为保护利用 我国每年煤炭开采损失的6 0亿 t 矿井水提供科技 支撑 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] B P公 司． 2 0 1 5年 B P世界 能源统计 年鉴 [ R] ． 伦敦 B P公 司， 2 0 1 5 ． [ 2 ] WWA P U n i t e d Na t i o n s Wo r l d Wa t e r A s s e s s me n t P r o g r a mme ． U n i t e d Na t i o n s W o r l d W a t e r De v e l o p me n t R e p o 2 01 4， wa t e r a n d e n e r g y． [ R] ． P a r i s U N E S C O， 2 0 1 4 ． [ 3 ] S p e i d e l D H， A gue w A F ． T h e n a t u r a l g e o c h e mi s t r y o f o u r e n v i r o n m e n t [ M] ． C o l e ． We s t v i e w P r e s s ， 1 9 8 2 ． [ 4 ] G l e i c k P H． Wa t e r i n c ri s i s A g u i d e t o t h e w o rl d ’ s f r e s h w a t e r r e - s o u r c e s [ M] ． Ne w Y o r k O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s ， 1 9 9 3 ． [ 5] I C A ． G l o b a l w a t e r s e c u ri t y I n t e l l i g e n c e C o m mu n i t y A s s e s s m e n t [ R] ． Wa s h i n g t o n D C ， 2 0 1 2 ． [ 6 ] U N U ． “ Wa t e r s e c u ri t y ” E x p e r t s p r o p o s e a U N d e f i n i t i o n o n w h i c h mu c h d e p e n d s [ R] 。 D r e s d e n U n i t e d N a t i o n s U n i v e r s i t y ， 2 0 1 3 ． [ 7 ] Wo r l d H e a l t h O r g a n i z a t i o n WH O ． S a f e r w a t e r ， b e t t e r h e a l t h C o s t ， b e n e f i t s a n d s u s t a i n a b i l i t y o f i n t e r v e n t i o n s t o p r o t e c t a n d p r o m o t e h e a l t h [ R] ． G e n e v a WH O， 2 0 0 8 ． 【 8 ] U N Wa t e r ． T a c k l i n g a S l o b a l c ri s i s I n t e r n a t i o n a l y e a r o f s a n i t a t i o n 『 R] P a r i s UN Wa t e r ， 2 0 0 8 ． [ 9 ] O k i T， S K a n a e ． G l o b a l h y d r o l o g i c a l c y c l e s a n d w o r l d w a t e r r e s o u r c e s [ J ] ． S c i e n c e ， 2 0 0 6 ， 3 1 3 5 7 9 0 1 0 6 8 1 0 7 2 ． [ 1 0 ] Wa l l a c e J s ． I n c r e a s i n g a g a c u l t u r a l w a t e r u s e e f f i c i e n c y t o me e t f u t u r ef o o