标题：保水采煤
保水采煤的提出与由来
保水采煤是针对陕北侏罗纪煤田开采过程中，萨拉乌苏组地下水的严重渗漏与生态环境恶化而提出的。保水采煤的基本思想是1990年之后形成的。1990年4月28日和12月20日，神北矿区的瓷窑湾煤矿先后两次发生巷道冒顶事故，虽然涌入矿井的水不多，但大量的沙掩埋了巷道，并引起了地下水位的持续下降、顺沟渠水库干涸、饮马泉流量迅速减少，小溪断流和植被枯萎。1992年，韩树青等论述了陕北侏罗纪煤田开发的水文地质问题，范立民在《神北矿区的主要环境地质问题》一文中指出：“冒落带及导水裂隙带波及到上部的萨拉乌苏组含水层，不仅造成大量的水沙涌入矿井，同时导致地下水位下降、地表水干涸、地质环境恶化、风沙入侵。因此，生态脆弱区的地下水保护是至关重要的”，这是首次提出“保水采煤”的观点。
1995年范立民提出了开展陕北侏罗纪煤田水文地质工程地质环境地质综合研究的建议，主要研究煤炭开发对水文地质环境地质条件的影响及控制对策。经过多次讨论后，确定了《中国西部侏罗纪煤田（榆神府矿区）保水采煤与地质环境综合研究》的题目，并列入煤炭工业部“九五”重点科技攻关计划，这是首次明确使用“保水采煤”一词，由中国煤炭地质总局牵头，陕西局185队等单位承担，研究面积涉及陕西省境内北纬38&ordm;30′以北的侏罗纪煤田分布区，1998年完成，此成果从宏观上对决策者起到一定的指导作用，也奠定了保水采煤研究的基础。但由于除神北矿区外的其他地区勘查程度低，控制工程少，研究深度不足以满足保水与生态环境保护的需求。
2003年，在国家煤液化项目招标时，为了保证招标工作的顺利完成，在陕西省政府的指示下，陕西局开展了深化研究，研究区域546km，是在上述工作基础上开展的更细致的研究，对矿井布局、规划具有重要指导作用，分析了大保当、曹家滩、金鸡滩井田保水采煤的条件，提出了对策。之后，范立民承担的陕西省科学技术计划《陕北煤炭资源开发可持续发展思路》等课题，发表了系列论点，探讨了保水采煤的问题。
2003年钱鸣高院士提出了绿色开采的概念和技术体系，保水采煤成为绿色开采的重要组成部分。2004年以后，王双明、范立民组织开展了系统的“保水采煤”研究，先后完成了10余份科研项目，提出了以生态水位保护为核心的保水采煤技术体系，在榆树湾煤矿、榆阳区的地方煤矿开展了保水开采工程实践，取得重大突破，先后获得了陕西省科学技术一等奖和中国煤炭工业科学技术一等奖。《鄂尔多斯盆地生态脆弱区煤炭开发与生态环境保护关键技术》获得2011年度国家科学技术进步二等奖。
采煤过程中的保水程度问题
采煤不可能不造成一定的地下水渗漏，但保水采煤到底保到什么程度，才算是保了水。范立民认为，针对陕北沙漠型河流及植被的特点，保水程度至少应考核以下两个指标：一是不至于造成泉水的干涸或大幅度减流；二是对植被的生长条件不产生大的影响。
首先是对泉流量的影响不大，最起码应该使泉流量衰减幅度不大于20%。目前的情况截然相反，许多泉眼干了，衰减幅度达72~95%，甚至完全干涸，乌兰木伦河的许多支流水系也随之枯竭，最终导致窟野河的大面积断流。这就没有达到保水的目的。
其次是植被的生长状态问题。据了解，陕北沙漠地区植被的生长条件与根系的发育程度、地下水位的埋藏深度等关系密切。在地下水埋藏深度小于1.50~5m时间，植被类型众多，生长良好，河流基流量基本可以得到满足，土壤不会产生盐渍化，表生生态处于良性状态。地下水位埋深增大时，部分植被不适合生长，一些植被出现病态，甚至枯萎，尤其是对乔木的影响最大。
第三是保持河流生态需水基本要求，满足河流生态环境现状并继续改善。所以，保水的程度，应该使地下水位下降后确保本地区丰富的植被类型和生物多样性。但，风沙区适应生态、农林的合理地下水位、最佳生态环境与水资源消长的和谐关系，以及煤炭开采与地下水的协调关系等，是需要继续研究的内容。
保水采煤的基本思路
对陕北侏罗纪煤田的深入研究后，我们认为，保水采煤的基本思路是在尽可能多采煤的同时，保护地下水资源的含水结构不受破坏，地下水位不下降或下降幅度小，不足以引起环境的变异和泉流量的衰减。在这一基本思路指导下，认为，对不同地质环境条件的区域，应该区别对待，并分为以下几种类型。
对于不存在萨拉乌苏组含水层，第四系不含水的地区，如神木北部矿区的拧条塔井田、新民矿区的一些井田等，就不存在保水采煤的问题。
对于煤层埋藏浅、第四系又富含水的地区，煤层开采会造成地下水全部渗漏的地区，如乌兰木伦河上游的一些井田（含内蒙古境内的马家塔等井田）、秃尾河领域的青草界泉域等，一旦开采，矿井突水可以通过提前疏降水工程保证，但不能保证地下水含水结构、生态环境的破坏。故暂时应不予采煤。
对于煤层埋藏适中，第四系萨拉乌苏组含水，同时其底部有厚度较大的隔水层（包括第三系红土隔水层和侏罗系风化带隔水层），煤层开采的冒裂带发育不到萨拉乌苏组底部，不至于破坏含水层结构的地区，可以实现保水采煤的目的。
另外，介于上述两者之间的区域，有含水层分布，也有隔水层，但隔水层的厚度有限，煤层开采后，需要采取一定的措施，才可以保护地下水不受破坏。如秃尾河沿岸的一些井田。
需要进一步研究的内容包括陕北浅埋藏煤层采动覆岩破坏规律，采空区充填技术试验研究、地下水位下降与沙漠地区植被生存条件的关系等。
采煤保水的途径
采煤保水的前提是有水也有煤，有水，才需要保；有煤，才可能采。采煤条件下保水，目的是保护环境，保护生态。
在陕北地区，实现采煤保水的途径有两个，一是合理选择开采区域（主要是矿区规划阶段），二是采取合理的采煤方法和工程措施（如充填开采）。除此之外，别无选择。
4.1、合理选择开采区域
陕北地区煤炭资源分布非常广泛，明长城沿线以北的广大地区几乎都赋存有巨厚的煤层，煤炭开采既可以在长城沿线的浅埋藏地区，也可以在陕西与内蒙古省界的深埋藏地区，这些地区的地层结构有较大的差异，归纳起来主要有三类：
第一类地区：第四系萨拉乌苏组直接覆盖在延安组含煤地层上面，之间无隔水层或隔水层厚度小，达不到隔水的目的，煤层上面的基岩厚度小，一般只有几十米；
第二类地区：没有萨拉乌苏组含水层，延安组直接出露地表或被黄土、红土层覆盖，第四系不含水或含水微弱，不存在保水问题；
第三类地区：萨拉乌苏组含水层下伏有红土、黄土隔水层和较厚的直罗组、安定组等相对隔水的岩层，煤层埋藏深度一般400m以深，煤层的开采影响不到萨拉乌苏组含水层，不会对地下水造成渗漏，可以实现保水采煤的目的。如榆神矿区深部地区，最上部的可采煤层埋藏深度一般400~700m，红土隔水层厚度80~160m，基岩风化带厚度也达上百米，是采煤有利于保水的地区。
根据以上地质背景条件，第一类地区是不宜开采的区域，这类地区主要集中在目前正在大规模开采的乌兰木伦河两岸和秃尾河流域沿岸，既以往所说的埋藏浅、易开采的区域，也是最急需保水的地区，不鼓励大规模开采，但已经建成的矿井应推广充填保水开采技术。第二类地区是应鼓励推广长壁开采的地区。第三类地区也属于鼓励开采的地区。
4.2、选择合适的开采方式
对于煤层埋藏浅的区域，应推广充填开采技术和限高开采方法。对于萨拉乌苏组不含水或煤层埋藏深度较大的区域，应推广长壁综采技术。但，无论采用任何开采技术，都应该建立采空区地下水位监测系统，确保采空区地下水水位的基本稳定，并保持在一定的埋深范围内，以保护生态脆弱区的生态系统。
保水采煤的重要文献
韩树青，范立民，杨保国.开发陕北侏罗纪煤田几个水文地质工程地质问题的分析[J].中国煤田地质.1992.4（1）：49-52.
范立民.神木矿区的主要环境地质问题[J].水文地质工程地质，1992，19（6）：37~40.
范立民.煤田开发的环境效应——以神北矿区为例[J].中国煤田地质，1994，6（4）：63~66.
Fan Limin. Study on Geological Disaster from Water Inrush and Sand Bursting in Mine of Shenfu Mining Distrct：Groundwater Hazard Control and Coalbed Methane Development and Application Techniques ——Proceedings of the International Mining Tech’96 Symposium. CCMRI. Xi’an.1996：154~161.
范立民.保水采煤是神府煤田开发可持续发展的关键[J].地质科技管理，1998，15（5）：28~29..（2006年获得陕西省自然科学优秀论文三等奖）；
钱鸣高.绿色开采的概念和技术体系[J].煤炭科技，2003，（4）：1-3.
范立民，蒋泽泉.榆神矿区保水采煤的工程地质背景[J].煤田地质与勘探，2004，32（5）：32~35.
杨泽元. 地下水引起的表生生态效应及其评价研究[D].长安大学博士学位论文，2004；
范立民.论保水采煤问题[J].煤田地质与勘探，2005，33（5）：50-53.（2008年获得陕西省自然科学优秀论文二等奖）
范立民，蒋泽泉.烧变岩地下水的形成及保水采煤新思路[J].煤炭工程，2006，（4）：40-41.
范立民.陕北地区采煤造成的地下水渗漏及对策[J] .矿业安全与环保，2007， 34（5）：62-64 .
马立强. 沙基型浅埋煤层采动覆岩导水通道分布特征及其控制研究[D].中国矿业大学博士学位论文，2007；
范立民，王双明，马雄德.保水采煤新思路的典型实例[J].矿业安全与环保，2009，36（1）：61-62，65.
王双明，范立民，黄庆享，等.生态脆弱地区的煤炭工业区域性规划[J]，中国煤炭，2009，35（11）：22-24.
张东升，刘玉德，王旭峰.沙基型浅埋煤层保水开采技术及适用条件分类[M].中国矿业大学出版社，2009.
王双明，黄庆享，范立民，等. 生态脆弱矿区含（隔）水层特征及保水开采分区研究[J]，煤炭学报，2010，35（1）：7-14.
王双明，范立民，黄庆享，申涛.基于生态水位保护的陕北煤炭开采条件分区[J] .矿业安全与环保，2010，37（3）：81-83.
王双明，黄庆享，范立民，王文科.生态脆弱区煤炭开发与生态水位保护[M]，科学出版社，2010.
王双明，范立民，黄庆享，杨泽元.生态水位保护——西部地区科学采煤新思路[A]//安全高效煤矿建设与开采技术研究[C]，煤炭工业出版社，2010：223-233.
王双明，范立民，黄庆享，等.鄂尔多斯盆地榆神府区煤水资源地质特征与矿区地质环境保护[A]//中国工程科技论坛第118场——2011国际煤矿瓦斯治理及安全论文集[C]. 2011:175-180.
蒋泽泉，王建文，王宏科.浅埋煤层关键隔水层隔水性能及采动影响变化[J] .中国煤炭地质，2011，21（4）：26-31.
范立民.生态脆弱区保水采煤研究新进展，辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011，（5）：661-667.
缪协兴，等.干旱半干旱矿区保水采煤方法与实践[M].徐州：中国矿业大学出版社，2011.
范立民.榆神府矿区煤层与与含（隔）水层组合类型[J].中国煤炭学会成立50周年专刊，2012：113-116+118.
保水采煤的重要科技成果
范立民，魏秉亮等.神木北部矿区煤炭开发对水资源的影响研究，1994；
牛建国，范立民等.大柳塔煤矿20601工作面疏降水工程技术报告，1995；
范立民.神木北部矿区保水采煤与环境地质研究，1996；
叶贵钧，张莱，段中会，范立民，杨宏科等.中国西部侏罗纪煤田（榆神府区）保水采煤与地质环境保护综合研究》，1998;（2000年获得国家煤炭工业局科学技术进步二等奖）；
王双明，范立民，杨宏科，王国柱，蒋泽泉，陈培成.榆神矿区保水采煤研究，2003；（2008年度陕西省科学技术三等奖）
王双明，范立民，杨宏科. 陕北煤炭资源开发可持续发展思路研究，2003；（2004年度陕西省科学技术二等奖）
王双明，范立民，马雄德.榆神矿区保水采煤仿真模拟研究，2005；
范立民.榆神府矿区的矿井水资源及控制技术研究，2007；
王安，缪协兴，贺安民等. 神东矿区水资源保护性采煤技术研究与应用，2007；
石平五，邵小平，王怀贤等. 榆林市榆阳区地方煤矿开采区“保水采煤”开采技术研究与工程实践总结报告，2009；
张东升，刘玉德，王旭峰.沙基型浅埋煤层保水开采技术及适用条件分类[M],中国矿业大学出版社，2009；
王双明，范立民，黄庆享，等.陕北生态脆弱矿区煤水地质特征及科学开采研究，2009；（2010年度陕西省科学技术一等奖）
蒋泽泉，李文平，李 涛，等.神南矿区煤炭开采对水资源影响研究报告，2010；（2011年度中国煤炭工业科学技术二等奖）
王双明，范立民，黄庆享，等.榆神府区煤炭资源开发与生态层水位保护研究，2010；（2010年度中国煤炭工业科学技术一等奖）
王双明，范立民，黄庆享，等.鄂尔多斯盆地生态脆弱区煤炭开采与生态环境保护关键技术，2008，（获得2011年度国家科学技术进步二等奖）