随着鄂尔多斯盆地煤炭工业的快速发展，保水采煤成为煤炭行业无法回避的一个新课题，经过30年的持续研究和工程实践，已经形成了较为完善的保水采煤技术体系。随着榆神矿区三期规划区开发提速，四期规划区的即将开发，保水采煤再次受到关注。为此，我们一起了解保水采煤的相关进展。

◎为什么要研究保水采煤问题

保水采煤是随着神府煤田开发出现的环境问题而提出的。1982年发现的陕北侏罗纪煤田，以资源储量巨大、煤质优良、开采条件简单、区位优势明显而成为国家煤炭工业战略西移的首选基地。1985年开始开发，1996年第一个现代化矿井大柳塔煤矿建成投产，2021年生产原煤5.52亿吨，而且还在快速增长，成为我国最重要的煤炭基地。

然而，就是这样一个大煤田，却地处毛乌苏沙地与黄土高原的接壤地带，气候干旱，降水稀少，多年平均降水量只有400毫米左右，且多集中于7~9月份的雨季，在黄土高原地带，降雨多以地表径流方式流失，在沙漠地带，降雨入渗到砂层中，形成了本区唯一具有生态价值和供水意义的潜水含水层。由于气候干旱，水资源贫乏，本区地表植被稀疏，生态环境脆弱，长期的监测发现，在毛乌素沙漠地区，植被发育状况与地下水位埋深关系密切（图1、2）。

图1  水位埋深小于3米的植被发育状况

图2  水位埋深大于10米后的植被发育状况

       煤田开发初期，出现了矿井突水并引起附近潜水水位下降和植被枯萎，煤炭开发对生态环境的损害开始显现。1990年4月20日，一处地方煤矿在掘进巷道过程中，发生了顶板冒落和突水溃沙事故，致使附近的饮马泉流量锐减，地下水水位迅速降低，导致沙漠地区典型的沙柳、沙蒿等枯萎、死亡。

       随着煤田开发进程加快，引发了一系列矿山生态环境问题，并成为社会关注热点。2006年陕西省人民政府在“陕北神木生态环境治理有关问题的报告”指出：2004年全县煤矿塌陷面积27.72平方千米，受灾人口3612人，损坏房屋2160间，损坏水浇地、旱地、林地等共计41500公顷，由于采煤引起了矿井水害和地下水严重渗漏，区内已有数十条河流断流，数百处泉眼干涸，水体、湿地面积严重萎缩，地表植被枯萎等现象（图3）。据估算，窟野河流域每生产1吨煤炭损耗约0.6立方米的地下水水资源，1999-2013年窟野河衰减流量达2.28亿立方米，水资源供需矛盾不断加剧，影响到河流生态功能、供水能力等河流健康指标。

图3 沙漠采空区地面塌陷及植被死亡现象（2006年摄）

        为此，1992年范立民提出了采煤要保护萨拉乌苏组含水层结构的科学理念和建议。

       ◎什么是保水采煤

        通俗的说，就是在西北缺水地区的煤炭开采过程中，保护好地下的含水层结构，使含水层不受采煤扰动而发生开裂、错断现象，从而保护地下水的生态功能、供水功能。

        从专业角度，作者给出保水采煤的概念是：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。

       ◎如何实现保水采煤

       2005年，保水采煤的实现途径有两个，即通过合理选择开采区域和采用合适的采煤方法，实现保水采煤目标。合理选择开采区域，就是要分析论证各个区域煤层开采对潜水含水层的影响程度、影响方式。影响大的区域，暂缓开采。影响不大的区域或不影响的区域，优先开采，前提是做好矿区总体规划。采用合适的采煤方法，主要是针对影响不大的区域，通过工程措施，减轻采煤对含水层的影响，实现煤炭开采与含水层保护统一。

       2010年王双明、范立民等编绘了我国第一幅基于保水采煤的采煤方法规划图（图4），为区域性采煤区域选择、采煤方法调控提供了科学依据。值得说明的是，榆神矿区三、四期规划区绝大部分处于自然保水开采区，即无需采用工程措施，高强度采煤条件下，即可实现萨拉乌苏组含水层结构保护的目标。