保水采煤技术实现煤矿全生命周期护航-新闻动态--榆林市地质矿业协会-Powered by www.laoy.net

    2026年3月12日，我国颁布的《中华人民共和国生态环境法典》写入了“鼓励采用保水开采、充填开采等绿色开采技术”，成为保水采煤研发历程中的里程碑。其实，早在2020年，这一表述就写入了陕西省地方性法规，随后，内蒙古、山西、贵州等省区的地方性法规先后写入保水采煤技术，从而奠定了保水采煤的法定地位。
   保水采煤技术到底有哪些？是否能够满足煤矿生产的全生产链条？最近，秘书处梳理了这一领域的国内外授权发明专利，并采访了该领域部分权威专家，以下是梳理的最新认知：
    在国家知识产权局官网和中国知网，以“保水采煤（保水开采）”等为关键词检索，授权的发明专利并不多，加上专门服务于保水采煤工程但关键词保水采煤或保水开采的，如导水裂隙带预测方法、生态水位恢复方法等，中国矿业大学范立民“保水采煤创新团队”的专利技术占绝对优势，成为保水采煤领域最权威的创新团队。中国矿业大学张吉雄团队、张东升团队、孙亚军团队等与范立民团队有交叉知识产权，但也形成了各具特色的专利技术。其他科研院校、煤矿企业也有一部分保水采煤领有效发明专利，其中陕煤集团柠条塔、曹家滩等矿业公司，榆林能源集团榆神煤电有限公司的保水采煤发明专利多为与范立民团队共同持有。这些专利，覆盖了煤矿勘查、设计、开采、修复、闭坑的全生命周期。
     勘查阶段，为了精准获得煤矿区水文地质参数，服务于保水采煤采前条件评价，发明了水文地质勘探中含水层段抽水试验用管靴止水器、用于水文地质孔的多层地下水水位观测装置、空气压缩机抽水试验用气水混合器、沙漠区地下水埋深测量装置等，为快速准确获取保水采煤区水文地质参数，识别具有供水、生态价值含水层提供了技术支撑。发明了风化基岩含水层识别方法，可以准确画出要保护的风化基岩含水层区和适合的采煤技术。发明了壁式连采连充保水采煤及水资源运移监测、水害预警方法。
    矿区规划与矿井设计阶段，发明了保水采煤地质条件分区技术，采用“三图预测法”进行预测分区，编制了5版保水采煤地质条件分区，满足了不同时期矿区总体规划、开采区域选择的迫切需求。发明了“五图~三带~两分区保水采煤地质条件优选方法”，利用大量勘查数据编绘覆岩类型分区图、基岩厚度等值线图、含水层富水性分区图、隔水层厚度等值线图和煤层厚度等值线图(简称“五图”)，依据“五图”计算出不同覆岩类型分区煤层全采条件下垮落带、导水裂隙带和保护带高度的高度(简称“三带”)，同时结合基岩厚度、隔水层厚度与含水层富水性，确定采煤对地下水影响程度分区以及保水采煤技术适用性分区(简称“两分区”)，为煤矿基于地下水保护的矿区规划、矿井设计提供了发明专利技术。
    矿井开采阶段，针对煤层顶板含水层保护，发明了一种既能控制生态水位、又要控制地下水水量的水位水量双控制保水采煤技术方法；发明了一种无人智能化连采连充保水采煤方法，能够智能识别煤岩体,实现采掘面无人智能化采煤,充填体与煤柱协同支撑顶板可有效控制覆岩运移,从而保护覆岩含(隔)水层结构不发生破坏；发明了近距离煤层群保水采煤技术。在研究近距煤层重复开采条件下层间岩层和覆岩采动应力路径特征，揭示应力路径下“应力-裂隙-渗流”多场耦合机理，阐明层间距与煤柱宽度对渗透性分区特征的影响机制基础上，提出了近距煤层群重复开采扰动区长壁工作面保水开采薄弱区的消除、转移和局部处理等控制方法，进行了采（盘）区工作面保水开采布置设计，发明了能与综采工艺相匹配的近距煤层群长壁高效保水开采方技术，开发出保证层间渗流隔离带阻水稳定性的下煤层工作面内、外错开采布置方法，降低了重复开采扰动下的采动导水裂隙带发育高度，实现近距离煤层群高效保水采煤；发明了含水层水位水量协同保护的采煤技术。针对采动覆岩结构分层/分区特性、各结构分层内采动应力路径，以及采动覆岩渗透性分层/分区特征，提出了覆岩渗流隔离层层位、高度及渗透性等参数确定方法。基于覆岩“渗流隔离”控制理念，揭示开采参数与开采布置方式对各层位水资源的采隔控制效应，建立了采掘面围岩渗水、采动覆岩裂隙发育及潜水位变化进行无损监测及动态评价模型，发明了覆岩渗流隔离层阻水、渗流带与渗漏带导流、采空区汇集储水的含水层水位水量协同保护技术；发明了特厚煤层分层开采的保水采煤方法。针对特厚煤层一次采全厚会导致上覆含水层结构损害、严重损伤生态环境的后果，发明了一种特厚煤层分层开采的技术，在保障煤层采出率前提下，可以大幅度降低导水裂隙带发育高度，确保生态潜水含水层结构的稳定和地下水水位有效管控。
    矿井开采阶段，针对煤层底板含水层结构保护，发明了煤层底板分类注浆方法。针对传统底板注浆条件不清楚、注浆用量大、注浆效果不稳定等问题，基于“压能-势能-动能”转化原理，发明了底板承压水井下单孔放水装置及注浆地质参数快速探测方法，结合突水优势结构面理论，提出了煤层底板钻孔分类注浆方法。在澄合矿区应用，查明了100余口底板钻孔注浆条件，每个工作面浆液用量平均降低了17.9%，实现了工作面底板含水层保护条件下的高效回采；发明了煤层底板注浆层位识别技术。针对现有底板破坏深度探查方法需要工作面两侧预留煤柱，不适用于无煤柱工作面底板破坏深度探查的难题。推导了无煤柱工作面底板破坏深度探测钻孔方位角、长度和方位角的理论计算方法，发明了从巷道停采线位置处施工钻孔，铺设钻孔电极和巷道电极，通过绘制电阻率三维等势图确定沿空留巷段或成巷段底板破坏深度的方法，解决了承压水体上无煤柱开采底板破坏深度探查识别技术难题；发明了浓缩高矿化度矿井水制备黏土基注浆材料的方法。针对化学添加剂提高浆液性能存在的高成本、高污染等问题。揭示了矿井水中矿物质对黏土浆液水理及力学性质影响机制，发明了利用浓缩高矿化度矿井水中复合矿物配制黏土基浆液的方法；发明了注浆管路清淤技术。针对传统黏土注浆过程中，管路易堵且清淤工序繁杂、周期长、成本高的难题，基于注浆管路沿程压力分布规律，提出了以环氧树脂作为涂层，降低黏土浆液管路运移阻力的淤堵预防方法，揭示了注浆管路内氨基磺酸、醋酸崩解黏土机制，研发了黏土注浆管路高效清淤方法。在澄合矿区应用，注浆管路淤堵事故减少了90%，注浆效率提高了 50%以上。
    采后阶段，针对受损含（隔）水层修复和水位恢复，发明了采煤隔水土层旋喷再造方法和薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法，可以修复采煤损害的隔水层，恢复含水层的基本功能，达到保水采煤目标；发明了纳米气泡水位恢复方法，可以在采空区一定程度上提升生态水位。这一技术已经在榆神矿区部分大型煤矿得到应用。
    上述范立民教授“保水采煤创新团队”获得国内外发明专利授权100余件，形成了“采前评价技术-采中防控技术-采后修复技术+全程监控技术”的煤矿全生命周期保水采煤发明专利技术体系。实现煤矿全生命周期保水（保护含水层结构）、减水（源头减少矿井水）、控水（控制采动损伤和矿井水形成）、用水（利用矿井水）即“保-减-控-用-监”四位一体保水采煤技术体系，并在陕西、内蒙、山西、新疆、宁夏、贵州、江苏（含江苏徐州矿务集团有限公司控股参股的省外煤矿）等煤矿区广泛转化应用。据不完全统计，全国不同程度转化应用保水采煤技术的矿井超过1000处，原煤年产量超过20亿吨，占全国年产量的50%以上，为国家能源安全、水环境与生态安全做出了重大贡献。

保水采煤技术实现煤矿全生命周期护航

时间：2026/4/19 9:53:17

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