2019年11月27日,陕西省市场监督管理局颁布了《保水采煤技术规范》(下简称“规范”),这是我国第一个以煤矿区含水层结构保护为目标的技术标准。
该标准颁布后,内蒙古、山西等省区在编制矿井保水采煤技术方案时,均参照了该标准,但由于带有明显的陕西特色,并不能完全满足其需求。同时,自然资源、生态环境、水利、能源等部门反映,他们在履行法定职责过程中,迫切需要适用于全国所有矿区的保水采煤标准。为此,2022年12月30日中关村绿色矿山产业联盟颁布了《保水采煤技术规范》(T/GRM 054-2022)等3个团体标准。至此,保水采煤的标准体系初步构建完成。
1 保水采煤领域标准制定背景
(1)西北干旱半干旱地区分布着神东、陕北、宁东、黄陇、新疆等煤炭基地,近年来原煤产量占全国75%以上,在国家能源安全中具有重大意义。
(2)西北地区水源贫乏,有限的水资源是生态安全的重要物质基础,也是工农业生产、居民生活的水源,水资源保护关系到国家生态安全。
(3)西北地区煤炭开采对地下水含水层损害显著。20世纪80年代中后期以来,高强度采煤对萨拉乌苏组潜水、烧变岩潜水、奥陶系承压水都产生了明显的影响。萨拉乌苏组潜水水位下降大于8m的区域超过758km2,并使泉的总流量衰减了76%。
多年来,主管部门始终要求煤矿企业在生产中保护具有生态价值和供水意义的含水层。尽管科研单位也提出了一系列技术方案来保护含水层,但煤矿企业在生产中都根据经验开展水与生态保护,具有一定的盲目性,而且往往会顾此失彼。出现这种状况的原因之一,就是没有技术标准。
2 保水采煤标准新界定的部分术语
“规范”界定了保水采煤、生态水位等术语,其中重要术语如下:
保水采煤(water-preserved coal mining)是指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。
生态水位(eco-water level)指维持生态系统结构、功能和生态过程所需的潜水水位埋深。
保水采煤地质条件分区(Geological condition zoning of water-preserved coal mining),是根据保水采煤地质条件赋存情况,而进行的区域划分。
自然保水采煤区(Natural water-preserved coal mining area)指煤层埋藏深度较大,煤层覆岩隔水层厚度大,隔水性能较好,无需采用工程措施,可以自然实现水资源保护的采煤区。
可控保水开采区(Controllable water-preserved mining area)在自然条件下采煤将损坏含水层结构,但可以通过一定的技术措施控制其损伤程度,实现含水层结构保护的区域。
保水限定开采区(Limited mining area with water conservation)在自然条件下采煤将损坏含水层结构,保护含水层结构的工程措施难度大的区域。
自然保水采煤技术(Natural water-preserved coal mining technology)指无目标含水层、地表水或采煤对水资源与生态环境影响小的区域,自然条件下就可以实现保水开采。
充填保水开采技术(Water-preserved coal mining technology with backfilling),在采空区内充填水、砂、矸石和粉煤灰等充填物,限制采空区顶板变形的一种开采方式。
分层限高保水采煤技术(Water-preserved coal mining technology with layered and height limited),为了抑制导水裂隙带发育高度,采用分层限厚开采方法开采厚及特厚煤层,保护煤层上覆含水层或地表水体的采煤技术方法。
注浆保水采煤技术(Water-preserved coal mining technology with grouting plugging),通过注浆方式,在采煤工作面与含水层或地表水体间形成隔水帷幕,或者通过注浆实现受损隔水层加固再造,实现保水采煤的技术方法。
短壁保水采煤技术(Water-preserved coal mining technology with shortwall mining),通过布置短壁采煤工作面,形成窄条带开采,保护煤层上覆含水层或地表水体的采煤技术方法。
连采连充保水采煤技术(Coal mining technology of continuous mining and continuous water filling),一种通过综掘机或连采机掘进工作面运输巷和回风巷之间的联络巷进行采煤,利用胶结材料充填已开采的联络巷,实现连续采煤、连续充填,循环作业的采煤技术方法。
“规范”界定了受保护的含水层,主要指具有供水价值、生态价值的含水层,富水性一般应该中等及以上,部分区域虽然含水层富水性弱,但含水层分布面积大,仍然具有供水意义。
3 保水采煤标准对地质工作提出新要求
保水采煤是为了保护含水层结构的完整性,也就是保护含水层下伏隔水层的隔水稳定性,隔水层在采煤过程这不失稳、不开裂,仍然保持其隔水性能,就实现了含水层结构保护即保水采煤目标。因此,本“规范”提出对含水层、隔水层、煤层及其空间赋存特征、水文地质工程地质条件的勘查新要求。
4 保水采煤标准体系的构成
目前,保水采煤标准体系主要包括地方标准、团体标准和国家标准。其中国家标准已经同意立项,正在研制,其他标准均已颁布。主要包括:
陕西省地方标准:保水采煤技术规范(DB61/T1295-2019)、煤矿地下水监测规范(DB61/T1247-2019)、煤矿开采地质环境监测规范(DB61/T1269-2019)。
团体标准:保水采煤技术规范(T/GRM 054-2022)、煤矿导水裂隙带探测技术规范(T/GRM 056-2022)和煤矿隐蔽致灾地质因素普查技术规范(T/GRM 055-2022)。另外,煤矿采区含水层监测规范、采煤工作面突水危险性评价 标准等正在研制,计划2023年下半年颁布实施。
国家标准:煤矿区含水层保护技术规范,已经通过立项评审,正在申报立项中。计划于2024年上半年颁布实施。
上述部分团体标准也拟升格为行业标准,部分标准已经申报了2023年度行业标准研制计划,一旦获批,很快就会颁布实施。
我们相信,保水采煤领域标准体系的不断完善,将为西部干旱半干旱矿区地下水资源保护提供强大的标准支持,保障西部绿色矿山的顺利推进,促进西部矿区环境保护和高质量发展。(协会办)