保水采煤的提出与由来

保水采煤是针对陕北侏罗纪煤田开采过程中，萨拉乌苏组地下水的严重渗漏与生态环境恶化而提出的。保水采煤的基本思想是1990年之后形成的。1990年4月28日和12月20日，神北矿区的瓷窑湾煤矿先后两次发生巷道冒顶事故，虽然涌入矿井的水不多，但大量的沙掩埋了巷道，并引起了地下水位的持续下降、顺沟渠水库干涸、饮马泉流量迅速减少，小溪断流和植被枯萎。1992年，韩树青等论述了陕北侏罗纪煤田开发的水文地质问题，范立民在《神木矿区的主要环境地质问题》 一文中指出：“ 冒落带及导水裂隙带波及到上部的萨拉乌苏组含水层，不仅造成大量的水沙涌入矿井，同时导致地下水位下降、地表水干涸、地质环境恶化、风沙入侵。因此，生态脆弱区的地下水保护是至关重要的”，这是首次提出“保水采煤”的观点。

1995年范立民提出了开展陕北侏罗纪煤田水文地质工程地质环境地质综合研究的建议，主要研究煤炭开发对水文地质环境地质条件的影响及控制对策。经过多次讨论后，确定了《中国西部侏罗纪煤田（榆神府矿区）保水采煤与地质环境综合研究》的题目，并列入煤炭工业部“九五”重点科技攻关计划，这是首次明确使用“保水采煤”一词，由中国煤炭地质总局牵头，陕西局185队等单位承担，研究面积涉及陕西省境内北纬38º30′以北的侏罗纪煤田分布区，1998年完成，此成果从宏观上对决策者起到一定的指导作用，也奠定了保水采煤研究的基础。但由于除神北矿区外的其他地区勘查程度低，控制工程少，研究深度不足以满足保水与生态环境保护的需求。

2000年6月19日范立民在《光明日报》发表了《先保水后采煤》的文章 ，呼吁根据地质条件，对于破坏含水层结构的区域暂缓开采或不采，做好西部煤矿区的含水层保护问题。

2003年，在国家煤液化项目招标时，为了保证招标工作的顺利完成，在陕西省政府的指示下，陕西局开展了深化研究，研究区域546km，是在上述工作基础上开展的更细致的研究，对矿井布局、规划具有重要指导作用，分析了大保当、曹家滩、金鸡滩井田保水采煤的条件，提出了对策。之后，范立民承担的陕西省科学技术计划《陕北煤炭资源开发可持续发展思路》等课题，发表了系列论点，探讨了保水采煤的问题。

2003年钱鸣高院士提出了绿色开采的概念和技术体系，保水采煤成为绿色开采的重要组成部分。2004年以后，王双明、范立民组织开展了系统的“保水采煤”研究，先后完成了10余份科研项目，提出了以生态水位保护为核心的保水采煤技术体系，在榆树湾煤矿、榆阳区的地方煤矿开展了保水开采工程实践，取得重大突破，先后获得了陕西省科学技术一等奖和中国煤炭工业科学技术一等奖。《鄂尔多斯盆地生态脆弱区煤炭开发与生态环境保护关键技术》获得2011年度国家科学技术进步二等奖。

采煤过程中的保水程度问题

采煤不可能不造成一定的地下水渗漏，但保水采煤到底保到什么程度，才算是保了水。范立民认为，针对陕北沙漠型河流及植被的特点，保水程度至少应考核以下两个指标：一是不至于造成泉水的干涸或大幅度减流；二是对植被的生长条件不产生大的影响。

首先是对泉流量的影响不大，最起码应该使泉流量衰减幅度不大于20%。目前的情况截然相反，许多泉眼干了，衰减幅度达72~95%，甚至完全干涸，乌兰木伦河的许多支流水系也随之枯竭，最终导致窟野河的大面积断流。这就没有达到保水的目的。

其次是植被的生长状态问题。据了解，陕北沙漠地区植被的生长条件与根系的发育程度、地下水位的埋藏深度等关系密切。在地下水埋藏深度小于1.50~5m时间，植被类型众多，生长良好，河流基流量基本可以得到满足，土壤不会产生盐渍化，表生生态处于良性状态。地下水位埋深增大时，部分植被不适合生长，一些植被出现病态，甚至枯萎，尤其是对乔木的影响最大。

第三是保持河流生态需水基本要求，满足河流生态环境现状并继续改善。所以，保水的程度，应该使地下水位下降后确保本地区丰富的植被类型和生物多样性。但，风沙区适应生态、农林的合理地下水位、最佳生态环境与水资源消长的和谐关系，以及煤炭开采与地下水的协调关系等，是需要继续研究的内容。

保水采煤的基本思路

对陕北侏罗纪煤田的深入研究后，我们认为，保水采煤的基本思路是在尽可能多采煤的同时，保护地下水资源的含水结构不受破坏，地下水位不下降或下降幅度小，不足以引起环境的变异和泉流量的衰减。在这一基本思路指导下，认为，对不同地质环境条件的区域，应该区别对待，并分为以下几种类型。

对于不存在萨拉乌苏组含水层，第四系不含水的地区，如神木北部矿区的拧条塔井田、新民矿区的一些井田等，就不存在保水采煤的问题。

对于煤层埋藏浅、第四系又富含水的地区，煤层开采会造成地下水全部渗漏的地区，如乌兰木伦河上游的一些井田（含内蒙古境内的马家塔等井田）、秃尾河领域的青草界泉域等，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。故暂时应不予采煤。

对于煤层埋藏适中，第四系萨拉乌苏组含水，同时其底部有厚度较大的隔水层（包括第三系红土隔水层和侏罗系风化带隔水层），煤层开采的冒裂带发育不到萨拉乌苏组底部，不至于破坏含水层结构的地区，可以实现保水采煤的目的。

另外，介于上述两者之间的区域，有含水层分布，也有隔水层，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破坏。如秃尾河沿岸的一些井田。

需要进一步研究的内容包括陕北浅埋藏煤层采动覆岩破坏规律，采空区充填技术试验研究、地下水位下降与沙漠地区植被生存条件的关系等。

采煤保水的途径