胡自龙,柴文玉

(晋能控股煤业集团 同忻煤矿山西有限公司,山西 大同 037000)

据2020年世界能源统计年鉴,中国煤炭生产和消费量分别占全球的47.6%和52.9%,为全球最大的煤炭生产国和消费国[1]。此外,国家统计局初步核算,2020年我国原煤产量达3.9×109t,全年消费煤炭2.83×109t,占能源消费总量的56.8%,预计到2030年煤炭占我国一次能源消费的比重仍在50%以上,煤炭作为主体能源的地位在短期内不可动摇[2]。

我国中西部地区(晋陕蒙甘宁)煤炭资源丰富,占全国探明煤炭资源储量的近2/3,每年贡献全国70%的煤炭消费量,却仅占有全国3.9%的水资源[3]。煤炭资源的大规模开采产生了数以亿吨的矿井废水,导致水资源短缺、生态环境脆弱和煤炭资源开发利用之间的矛盾日益严峻。针对上述问题,2015年国务院提出“推进矿井水综合利用,实现矿井突水控制与水资源保护一体化”的要求。众多学者[4-7]研究发明了短壁采煤、分层开采、限制采高、充填式开采、留设煤柱等“保水采煤”技术,但现有技术在埋藏较浅的厚煤层、大采高矿井难以推广,且存在成本高、效率低、资源浪费严重等问题。为此,神东矿区大柳塔煤矿开发建设了我国第一个煤矿地下水库,为干旱地区水资源保护利用和资源开发开辟了新思路[8-10]。

同忻煤矿为侏罗系和石炭-二叠系双系开采井田,当前主要开采石炭-二叠系煤层,上覆侏罗系煤炭资源已开采殆尽,采空区低洼处积水严重,积水面积达6.28×106m2,同时存在约250 m3/h的动态补给水[11-12]。丰富的矿井水资源对下伏石炭-二叠系煤炭资源的开采造成严重威胁,同时增加了地面污水处理系统和矿井排水系统的压力。……