过沟采煤地表水保水开采技术规范编制说明

《过沟采煤地表水保护技术规范》标准编制说明

一、工作简况，包括任务来源、协作单位、主要工作过程、标准

主要起草人及其所做的工作等

1.任务来源

2023年10月陕西天地地质有限责任公司与陕西双龙煤业有限公

司合作完成了双龙煤矿一个顺沟过沟工作面的开采工作。开采前进行

了采煤对地表水扰动程度评价。开采过程中，采用了地表引流、防渗

保水等保水开采技术，实现了地表水的原位保护目标。开采结束后，

为了加强技术总结，陕西天地地质有限公司、中国矿业大学提出制定

《过沟采煤地表水保护技术规范》团体标准文件，并于2023年12月

制定了规范大纲，编写了标准文本草案，提出了团体标准建议书，在

主要起草单位内部进行了征求意见。

2024年4月向中关村绿色矿山产业联盟提出制定团体标准的建

议书，同时报送了标准文件草案。2024年6月28日，中关村绿色矿

山产业联盟进行了立项论证，通过立项。

项目批准号：GRMP-2024-27。

2.编制单位

本文件起草单位：陕西天地地质有限责任公司、中国矿业大学、

陕西陕煤黄陵矿业有限公司、陕西双龙煤业开发有限责任公司、西安

科技大学。

3.主要起草人及工作职责

本文件主要起草人：郝业、范立民、沈亚洲、仲照海、孙学阳、

尚英智、张肃晨、王鑫、王鲜、刘瑞、杨惟博、胡鹏、向科俊、薛聪、

范峰良、刘宽、高杬、霍金刚、侯怀勇、乔丁丁、李凯、任秀芳、杨

韬。

工作职责见下表。

序号姓名工作单位主要职责和贡献

1.郝业陕西天地地质有限责任公司项目负责

主笔起草，编写编制说明，

范立民中国矿业大学

2.与类似标准的衔接

3.沈亚洲陕西陕煤黄陵矿业有限公司参与起草工作

4.仲照海陕西双龙煤业开发有限责任公司资料整理与分析

5.孙学阳西安科技大学理论研究、资料分析

6.尚英智陕西双龙煤业有限公司资料分析与现场验证

7.张肃晨陕西天地地质有限责任公司参与起草工作

8.王鑫陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

9.王鲜陕西天地地质有限责任公司负责立项与评审答辩

10.刘瑞陕西陕煤黄陵矿业有限公司资料分析与现场验证

11.杨惟博陕西双龙煤业有限公司资料整理与分析

12.胡鹏陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

13.向科俊陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

14.薛聪陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

15.范峰良陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

16.刘宽西安科技大学资料整理与分析

17.高杬陕西双龙煤业有限公司资料整理与分析

18.霍金刚陕西双龙煤业有限公司资料整理与分析

19.侯怀勇陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

20.乔丁丁陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

21.李凯陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

22.任秀芳陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

23.杨韬陕西天地地质有限责任公司资料整理与分析

4.工作过程

（1）团体标准立项

2024年4月15日向中绿盟提出了项目建议书，6月28日进行了

立项答辩，并通过了立项。

（2）标准草案制定与征集意见

立项批准后，项目组立即着手文件草案制定，先后以线上方式组

织了3次讨论，线下组织了一次讨论。

2024年6月29日，对立项时提交的《过沟采煤地表水保护技术

规范》（草案）进行了修订完善。

2024年6月30日，起草组主要成员在西安集中对标准草案进行

了集中讨论。

2024年7月25日，项目组主要成员组织逐条讨论了文件内容，

形成了征求意见稿。

2024年8月6日，报送中关村绿色矿山产业联盟标准化工作委

员会公开征求意见。

二、标准编制原则和确定标准主要内容(如技术指标、参数、公

式、性能要求、试验方法、检验规则等)的论据(包括试验、统计数据)，

修订标准时，应增列新旧标准水平的对比

1.编制原则

科学性原则：本文件力求科学、严谨，并可有效指导煤矿过沟开

采中的地表水保护工作。

实用性原则：我国幅员辽阔，东西部煤矿、南北方煤矿的水文及

地质条件差异大，为了确保标准的实用性，正文仅提出过沟开采一般

要求。

可实施性原则：无论用户的煤矿位置、水文地质条件，都可在本

文件中找到对应方法，保障标准的可实施性。

2.主要内容

本文件主要内容包括过沟采煤中地表水保护的地质勘查要求、采

动对地表水扰动评价、采煤方法要求、防渗要求、引流要求和监测要

求。

3.与新旧标准的比较

本文件为新制定的文件，没有新旧对比问题。

三、主要试验(或验证)的分析、综述报告，技术经济论证，预期

的经济效果

本文件起草前，项目组主持完成了陕西黄陵矿业有限公司双龙煤

矿过沟开采工作，实现了地表水保护和高强度煤炭开采的协同。

1.项目背景

双龙煤矿隶属于陕西陕煤黄陵矿业有限公司，矿区位于黄陵县双

龙镇，地域地表水系发育，地表最大河流为沮河，在双龙煤矿分布有

沮河多个支流：双龙西沟（320-560m3/h）、北沟（800-10000m3/h）、

王村沟（120-1000m3/h）等，这些水系是洛河的主要支流，是确保洛

河基流量稳定的基础，采煤过程中必须加以保护。双龙煤矿107、200

工作面均布置在王村沟地表水系下方，工作面回采可能会破坏地表水

系，同时威胁矿井的正常安全生产。鉴于上述情况，双龙煤矿开展了

200工作面过沟地表水保护的安全开采勘察、煤层覆岩结构勘察、设

计、研究等一系列过沟地表水保水开采、安全开采的成套技术措施，

实现了过沟地表水保护和安全开采双重目标。

2.项目目标

揭示采动影响下覆岩破坏和地表移动规律，包括地表裂缝及“两

带”发育特征；基于地表沉陷特征，制订采动影响下地表水保护工程

设计原则，并完成相应设计；基于地表和井下水文观测系统，分析研

究煤层开采扰动对河流及地下水系的影响；结合地表古河道勘察，井

下物探等技术措施评价地表水体下采煤的安全性，提出过沟开采地表

水保护技术方案和工程措施。

3.项目主要技术内容

（1）矿井水文地质环境总体特征

②200工作面赋存较稳定，回采过程中不会直接沟通地表水，第

四系含水层、洛河组含水层，局部导通直罗组下段含水层，延安组中

段含水层为工作面直接充水含水层，并取用大井法预测涌水量为

11.58m3/h。

③200工作面出于安全回采考虑需要局部限厚2.5m，且需要在回

采前应加强对局部富水区域的探放，回采过程中加强涌水量观测，保

障排水系统的正常运行。

（2）200工作面上覆岩层异常探测分析

①电法勘探显示的测区内圈定高阻异常应为不（弱）富水的古河

道，该高阻异常区可能影响侏罗系中统延安组上部相对隔水层，造成

侏罗系中统直罗组下段砂岩含水层和侏罗系中统延安组中部含水层

沟通。

②200综采工作面音频电透视探测顶板上0～40m层段内有4处

低阻异常区；40～100m层段内有5处异常区。

③200综采工作面内部发育有一处断层构造；工作面顶板上100m

范围内含水层富水性主要受延安组中段弱含水层影响，富水性总体较

弱。

（3）200工作面各含水层的发育特征

①中侏罗统直罗组下段地层平均厚度70.98m；含水层顶板平均

深度55.2m，静止水位平均深度67.1m，平均涌水量为0.0318L/s，单

位平均涌水量0.00296L/s·m，平均渗透系数0.004302m/d。该层水水

质属SO4-Na型，矿化度0.756～12.45g/L，富水性弱。

②侏罗系中统延安组地层厚度76.16~108.22m，据本次补充勘探

BK2号钻孔抽水资料显示：涌水量0.003L/s，单位涌水量0.00004L/s·m，

渗透系数0.000134m/d，该层矿化度6.709g/L，水质为SO4-Na型，富

水性弱。

③2号煤层埋藏较深，煤矿直接充水含水层为延安组和直罗组下

段裂隙含水层，以裂隙含水层充水为主的矿床，地形有利于自然排水。

补勘区水文地质勘查类型为以裂隙充水为主的水文地质条件简单型，

即二类一型。

（4）200工作面开采引起的地表沉陷特征

①选取200工作面附近钻孔资料，参照“三下规程”及矿区地层、

岩性以及开采条件等各方面分析，从而获得相关参数并预测地表沉陷

特征：最大下沉值1787.26mm、最大倾斜值14.67mm/m、最大曲率

值183.1210-3/m、最大水平移动值536mm、最大水平变形值6.69

mm/m。

②针对项目区地形地貌景观变化和采空塌陷发育情况，基于不同

的外部DEM数据，采用哨兵1号（Sentinel-1）卫星数据，开展200

工作面采前、采中和采后的动态监测，研究项目区地质环境变化规律

特征，为绿色开采和矿山生态修复提供依据。

（5）地表水、含水层以矿井水多元监测与演化分析

王村沟工作面回采过程中，采空区积水大部分情况下自然涌出，

导致含水层水位下降。水位标高起初下降速率平缓；在2022年9月

1日开始急速下降，水位出现最小峰值（921.5m）后，煤层顶板基岩

裂隙含水层被破坏，导水裂隙带逐渐向上发育，导致涌水量上升，进

而地表河水位升高，当水位标高增加至923.0m后，水位标高逐渐趋

于稳定；回采结束后，河流流量逐渐上升，2022年11月13日观测

到河流流量达到最大1017m³/h；在这之后河流流量逐渐下降，2023

年1月4日观测到河流流量下降178.4m³/h，至此王村沟地表河流量

回归200工作面开采前的正常水平。

（6）开采区域地表水防渗与引流技术

①在200工作面上游2.3km处布置浆砌石重力坝，沟道水在坝前

经沉沙池沉淀后，通过2条泄水管将河水输送至200工作面下游50m

外，通过护坦消能后退入河道。

②排水管道采用钢支架进行支撑，支架基础为钢筋砼基础。由于

PE管道工作环境为室外明管，冬季寒冷，因此应考虑保温措施，在

管道外部包裹岩棉保温。

（7）防水煤岩柱留设及安全性能评价

①基于FLAC3D数值方法还原了200工作面开采过程中覆岩的“三

带”发育规律，随着工作面深度覆岩的破坏高度逐渐增加，当工作面

推进到800m时，覆岩已经遭受最大程度的破坏，覆岩的塑性破坏区

高度趋于稳定，约为82.3m。由于开采区域的扩张，中部的裂隙逐渐

发生了一定的闭合。分析2号煤层覆岩结构特征，类比104，105工

作面导水裂缝带高度实测数据，取裂采比28预计200工作面导水裂

隙带发育高度，最大为89.6m，并根据覆岩岩性计算了防隔水煤柱厚

度。

（8）200工作面安全开采与保水采煤技术总结

提出了王村沟过沟开采地表水保护成套技术，给出了该技术的基

础体系，阐明了各技术的实施方案、思路和技术路线，厘清