什么是疏水降压开采

1. 带压开采疏水降压措施

疏水降压开采，即通过大量疏放煤层底板含水层水，使其水位降至安全水头以下，达到安全开采目的。底板含水层高水压是导升底板隔水层破坏的重要力源，水压越高，含水层导升破坏带的高度越大。因此，对于工作面底板富水区或者断层构造处，疏降底板含水层高承压水压能有效地减小底板突水的可能性，能防止采动矿压破坏裂隙带与底板含水层导升破坏裂隙带相沟通，避免底板突水事故的发生。目前，在承压水体上开采时，疏降底板含水层水压是许多矿井预防底板突水事故发生的重要措施。

本书针对万年矿的地质及水文地质条件，利用弹性、塑性力学理论计算了底板采动矿压破坏深度、底板极限突水压力，利用试验得出的半经验公式计算了导高带残余水压，通过底板极限突水压力与导高带残余水压的比较，对万年矿各煤层正常开采时的评价为：2^＃、4^＃、6^＃、7^＃煤三个开采水平k＜0，极限突水压力P_l均大于残余水头压力P_c，其完全不受奥灰突水的威胁；8^＃煤－200m开采水平k＜0，极限突水压力P_l也大于残余水头压力P_c，也不会发生奥灰突水；8^＃煤－400m开采水平、8^＃煤－600m开采水平及9^＃煤三个开采水平k＞0，极限突水压力P_l均小于残余水头压力P_c，存在奥灰突水的可能。。故本书分三个水平对万年矿9^＃煤的先后开采进行了突水评价与预测，对三个水平的带压开采临界疏水降压排水量及疏干时间给出了预测，得出：2007年8月万年矿矿区奥灰含水层水头为＋35m，其中9^＃煤层－200m水平、－400m水平、－600m水平开采的临界安全水头分别为－68m、－280m、－488m，为使9^＃煤带压开采不发生突水威胁，本书取疏干降深值为：－200m水平为105m，9^＃煤－400m水平为320m，9^＃煤－600m水平为525m；对应于疏水时间为300d，则9^＃煤三个开采水平每天的排水量分别为64279m³/d、96830m³/d、122402m³/d。

按照上述方法对万年矿9^＃煤实施带压开采前的疏水降压，相对于无压开采，可以在安全开采的基础上保护地下水资源量分别为：－200m水平为828.03×10⁴ m³；－400m水平为521.34×10⁴ m³；－600m水平为470.82×10⁴ m³。在当前我国地下水水位持续下降，用水紧张的国情下，对地下水资源进行了充分而可靠的保护，达到了减少吨煤排水费用和保护地下水资源的双重效果，从经济、环境及地下水资源的利用上，该方法是可行的。

2. 正常开采底板极限突水系数法

由第三章计算可得，在正常开采阶段，底板有效隔水层带所能承载的突水极限压力为P_l，底板有效隔水层带的残余水头压力为P_c，故可将其作为判据来进行带压开采底板突水预测。其判断依据为：

煤矿底板突水

式中：k称作极限突水系数，若k＜0，则不会发生突水；若k＞0，则发生突水；若k＝0，则为临界突水点。

通过对于万年矿各煤层极限突水系数的计算（表7.2），可得正常开采时：2^＃、4^＃、6^＃、7^＃煤三个开采水平k＜0，极限突水压力P_l均大于残余水头压力P_c，其完全不受奥灰突水的威胁；8^＃煤－200m开采水平k＜0，极限突水压力P_l也大于残余水头压力P_c，也不会发生奥灰突水；8^＃煤－400m开采水平、8^＃煤－600m开采水平及9^＃煤三个开采水平k＞0，极限突水压力P_l均小于残余水头压力P_c，存在奥灰突水的可能。

表7.2 万年矿各煤层突水判别计算表

注：P_l为正常开采时底板有效隔水层带的突水极限压力，P_c正常开采阶段导高带残余水压值，k为极限突水系数。

本着先浅后深的开采原则，万年矿欲带压开采8^＃煤－400m开采水平、8^＃煤－600m开采水平及9^＃煤的三个开采水平，则需疏水降压，正常开采的临界疏降水位值计算公式为：

煤矿底板突水

式中：ΔH为水位的降低值，m；ΔP为残余水头压力与极限突水压力的压力差，ΔP＝P_c－P_l，MPa；γ_w为水的容重，1000kg/m³；g为重力加速度，9.8m/s²。

通过（7.8）式计算可得万年矿各煤层开采水平正常开采所需要的临界疏降水位值见表7.3。

表7.3 万年矿各煤层带压开采疏降水位值

2007年8月，万年矿奥灰水位标高为＋35m，万年矿欲带压安全开采8^＃、9^＃煤的临界水位标高为：8^＃煤－400m水平为－161m，8^＃煤－600m水平为－367m，9^＃煤－200m水平为－68m，9^＃煤－400m水平为－280m，9^＃煤－600m水平为－488m。

为使各煤层不发生突水威胁，本书取疏干降深值为：8^＃煤－400m水平为200m，8^＃煤－600m水平为405m，9^＃煤－200m水平为105m，9^＃煤－400m水平为320m，9^＃煤－600m水平为525m。

3. 地下水资源保护与利用

焦作市地处豫西北，北依太行，南临黄河，总面积6014km²，全区总人口348万，有煤炭、石灰石、铝土及铁矿石等矿产资源，工业以电力、化工、机械和煤炭为主，目前已发展成为以能源化工为主的新兴工业城市。焦作矿区工农业和生活用水，主要依靠地下水。焦作地区的地下水天然补给资源量为10.583m³/s，其中喀斯特水补给量为8.86m³/s，孔隙水补给量为1.723m³/s。

一、地下水资源开发利用现状

焦作市地下水资源由喀斯特水、孔隙水组成，且以喀斯特水为主，喀斯特水资源约占全部地下水资源85%左右。焦作矿区山前地区是九里山泉域喀斯特水的集中排泄区，地下水资源极为丰富。近年来，随着城市及工农业的发展及煤矿区的大量开采，在局部地段出现了小范围的降落漏斗，地下水位呈现明显下降的趋势。尽管如此，降落漏斗范围及漏斗中心水位稳定，多年来地下水位基本上处于动平衡状态，在丰水期、丰水年因地下水位回升，降落漏斗范围缩小乃至消失^［4］。

目前人工开采已成为孔隙水、喀斯特水的主要排泄方式。地下水的开采方式有厂矿自备水源地（井）集中和分散式开采、焦作市自来水公司水源地集中开采、矿井排水和农业零星分散式开采。

1.自备水源地（井）开采地下水状况

1994年全市共有自备井234眼，年开采地下水量6347.86×10⁴m³，平均2.013m³/s。其中全年开采孔隙地下水1939.36×10⁴m³，平均0.615m³/s；喀斯特地下水4408.50×10⁴m³，平均1.4000m³/s。1994与1993年相比减少了5.77%，1993年自备井开采地下水量6736.86×10⁴m³。自备水源井除焦作电厂、中州铝厂、焦作铝厂、热电厂、焦作市水泥厂、化工一厂、造纸厂等厂矿企业属井群开采地下水外，其余多属零星分散式开采，且多以喀斯特水做供水水源。

（1）孔隙水开采量：受气候及人工开采双重因素影响，近年来焦作市区内孔隙水位呈下降趋势，焦作市区南部形成了孔隙水水位下降漏斗，且水质变差。为改善这一状况，自1990年开始对孔隙水的开采进行了限制，自备井开采量有所下降。1992年降至1466×10⁴m³，1993年有所增加，达1765×10⁴m³，1990年自备井开采孔隙水1991×10⁴m³。1994年孔隙水开采量为1989.36×10⁴m³，比1993年增加了173.86×10⁴m³。自备井地下水开采总量年际变化较大，月最大采量为566.092×10⁴m³（7月），月最低开采量为484.562×10⁴m³（12月）。

（2）喀斯特水的开采量：焦作市喀斯特水资源丰富，水质好，是城市工业及居民生活的最佳供水水源。焦作市区各用水大户多开采喀斯特水。1994年自备井共开采喀斯特水4408.50×10⁴m³，占自备井开采地下水总量的70%。1993年自备井开采喀斯特地下水4972.31×10⁴m³，1994年与1993年大致相同。

2.焦作市自来水公司开采地下水状况

焦作市自来水公司现有6座水厂，其中第一水厂、第四水厂开采喀斯特地下水，第二水厂由新东公司（矿井排水）和焦作电厂岗庄自备水源联合供水，第三水厂由焦西公司（矿井排水）和东小庄水源地（开采喀斯特水）联合供水。焦作市自来水公司开采地下水的水源地只有第一水厂、第四水厂、东小庄水源地（岗庄水源地因属焦作电厂自备水源地，未计入其中）共三处。1994年焦作市自来水公司总供水量5425.74×10⁴m³，其中地下水开采量2071.68×10⁴m³，占总供水量的38.2%。

第一水厂位于焦作市中心新华街，利用已报废的2号、3号矿井供水，与1993年的142×10⁴m³相比，增加了160.53×10⁴m³，1994年共开采喀斯特地下水310.53×10⁴m³，全年平均开采量0.0985m³/s。

第四水厂位于焦作市区北部近山前地带，现有开采井22眼。该水厂是焦作市自来水公司以地下水做水源的主要供水水源地，占焦作市自来水公司开采地下水总量的53.68%，占焦作市自来水公司总供水量的20.46%。1994年全年共开采喀斯特水1112×10⁴m³，平均0.3527m³/s。

东小庄水源地位于焦作市区西部东小庄，现有开采井19眼，全年开采喀斯特地下水649.00×10⁴m³，平均0.2058m³/s，比去年增加了15.89%左右。

3.矿井排水及利用

（1）矿井排水：分为焦东矿区和焦西矿区两部分。

焦东矿区的演马庄矿、九里山矿井排水量居各矿之首，多年来矿井排水量一直超过1.0m³/s。相比之下，中马村矿、小马村矿、冯营公司、方庄矿等矿井，矿井水文地质条件相对简单，矿井排水量小。1994年焦东矿区内的7个矿井，年平均排水量总计为3.3778m³/s，与1993年以前相比，略有下降。焦东矿区矿井排水总量季节变化不明显，相对稳定。

1994年焦东矿区内的演马庄矿矿井排水量仍居各矿之首，为1.0847m³/s，该矿近年来发生2次恶性煤层底板突水灾害，矿井排水量比较稳定。九里山矿井排水量平均为0.7903m³/s，该矿由于对煤层底板突水点进行了注浆堵水和工作面煤层底板注浆改造，因此自5月份起矿井排水量有所减小。其他矿如韩王公司、冯营公司、小马村矿、中马村矿等矿井，排水量比较稳定，多年变化不明显。1994年韩王公司矿井平均排水量为0.3840m³/s，冯营公司为0.3098m³/s，小马村矿为0.1248m³/s，中马村矿为0.6535m³/s，位村矿为0.0307m³/s。

焦西矿区的王封公司由于矿井关闭停产，矿井排水量呈下降并逐步稳定趋势，平均排水量1989年为1.50m³/s，1990年为1.26m³/s，1991年为1.02m³/s，1994年为1.0915m³/s。王封公司矿井排水量年内变化比较明显，月最高排水量1.1605m³/s，月最低排水量1.0182m³/s。焦东公司矿井排水量因矿井报废，矿井排水量呈下降至逐步稳定趋势。1991年为0.38m³/s，1992年为0.35m³/s，1994年则降为0.3033m³/s。朱村矿矿井排水量相对较大，并呈逐年增加趋势。1990年为0.80m³/s，1991年增至0.84m³/s，1994年则增至0.9013m³/s。1994年焦西公司矿井排水量是0.5970m³/s，与1993年相比，略有增加。焦西矿区的焦东公司、王封公司已经关闭停止采煤，没有开采新的工作面，整个矿区矿井排水量呈逐年减少并趋于稳定的状况，原煤层底板突水点已经作为供水井水源。1989年平均排水量3.25m³/s，1990年减至3.09m³/s、1991年进一步减至2.85m³/s，1994年略有增加，达2.8931m³/s。

（2）矿井水利用情况：目前，焦作市地下水开采的主要方式是矿井排水及农业灌溉利用，矿井排水量6.2707m³/s，综合利用矿井排水是开发利用地下水的有效途径。焦作市矿井水的利用有3个方面：

一是焦作市自来水公司利用矿井水情况。焦作市自来水公司所属的第五、第六水厂全部以矿井水做供水水源，第二、第三水厂部分利用的矿井水做供水水源。1994年，焦作市自来水公司四座水厂累计用矿井水3363.04×10⁴m³，占焦作市自来水公司总供水量的61.8%。

第二水厂位于焦作市东北部，以焦东公司井排水做供水水源，1993年供水量1456×10⁴m³，1994年供水量1571.66×10⁴m³，较1993年略有增加。由于焦东公司已经关闭，矿井水的利用量一定会受到限制，目前，第二水厂正在建设新的水源地。

第三水厂位于解放西路，主要利用焦西公司矿井排水，1993年供水量1821×10⁴m³，1994年为1288.50×10⁴m³，较1993年相比减少了532.5×10⁴m³。

第五水厂位于焦作市马村区，利用中马村矿矿井水作为供水水源供给马村区居民生活用水。1993年供水量239×10⁴m³，1994年为297.68×10⁴m³，比1993年增加了24.55%。

第六水厂位于焦作市中站区，利用李封公司矿井排水向焦作市中站区供水，1993年总供水131×10⁴m³，1994年为196.2×10⁴m³，较1993年增加了49.79%。

1994年焦作市自来水公司各水厂利用矿井总计达3363.04×10⁴m³，全年平均1.0664m³/s。1993年矿井利用量3570×10⁴m³，1994年较1993年减少了206.96×10⁴m³。

二是焦作煤业集团公司各矿自用矿井水量。焦作煤业集团公司的朱村矿、九里山矿和演马庄矿，生产及生活用水全部或部分依赖矿井水做水源，据1994年调查，各矿利用矿井水量为0.282m³/s。

三是焦作市农业灌溉引用矿井排水。矿井排水除部分被焦作市自来水公司及焦作煤业集团公司各矿及焦作电厂、焦作市化工三厂等厂矿利用外，剩余部分经河渠排出矿外。流出矿外的矿井排水部分做为区内农田灌溉的水源，剩余部分则流出矿区。据河南省焦作市水利局资料，1994年焦东灌区和焦西灌区共利用矿井水1971.0×10⁴m³，平均0.625m³/s。经过综合计算，矿井水利用总量平均为1.973m³/s，占矿井排水总量的31.47%。因而，矿井水资源利用程度较低。

4.焦作市农业开采地下水量

焦作市现有耕地面积16.7万亩，其中井灌面积6.7万亩，据河南省焦作市水利局资料，1994年农作物灌溉7次，灌水定额一般为75m³/亩次，由此算得1994年焦作市区各乡农业开采孔隙水3517.5×10⁴m³，平均1.1154m³/s。加上焦作市修武县境内方庄乡、周庄乡、李万乡和五里源乡孔隙水农灌开采量0.7746m³/s，全区农业共开采浅层地下水平均1.89m³/s。

5.焦作市全区地下水开采总量

综合上述各项，1994年全区工农业生产及生活共开采地下水14379.73×10⁴m³，平均4.56m³/s，其中开采喀斯特水6480.07×10⁴m³，平均2.055m³/s，开采浅层孔隙水7899.66×10⁴m³，平均2.505m³/s，焦作市自来水公司开采喀斯特水2071.68×10⁴m³，平均0.6569m³/s，自备井开采地下水总计6347.86×10⁴m³，平均2.013m³/s，农业灌溉开采浅层孔隙水5960.30×10⁴m³，平均1.89m³/s（表3-18）。

表3-18 1993、1994年地下水排泄量 （单位：1000m³）

二、影响焦作地区地下水资源的主要因素

1.地下水补给量减小和排泄量增大

焦作地区除矿井排水和地下水污染严重影响着地下水资源外，地下水主要接受大气降水入渗和河流渗漏补给。因此，降水量和河流流量的大小是影响地下水资源的直接因素。

降水量的大小直接影响着地下水资源量，降水入渗是焦作地区地下水的主要补给源。自新中国成立以来，随着工农业的快速发展，地下水的开采量愈来愈大，地下水位愈来愈低，地表水资源枯竭，河流断流等，破坏水循环系统比较严重，大气降水量趋于下降趋势。1952～1964年平均降水量为826.1mm，1965～1977年平均降水量为681.56mm，1978～1982年平均降水量为662.55mm，1982～1988年平均降水量为642.4mm，1989年以来降水量一直偏低，影响了地下水资源的补给比较严重。

焦作市地下水位下降表现为4个阶梯，1952～1964年为第一阶梯，地下水位105m，1965～1977年为第二阶梯，地下水位91～98m，1978～1988年为第三阶梯，地下水位85～92m，1982年以来为第四阶梯，地下水位72～89m。主要原因为由于降水量的减小和开采量的增大，其地下水位与降水量和开采量关系见图3-36。

图3-36 地下水位与降水量和开采量关系图

丹河、西石河、山门河、纸坊沟、新河和翁涧河均为流经焦作矿区的河流，由于地表喀斯特发育，河流渗漏量比较大。例如，1994年对丹河480电厂至后陈庄段，取3个断面分枯水期、丰水期两次实测丹河流量，480电厂至后陈庄段河流漏失量平均为1.7338m³/s。近十几年来除丹河渗漏补给地下水外，尽管丹河流量也在逐年减小，新河和翁涧河为排污河，其他河流均已断流，因此，总的来说河流渗漏量也在减小。

焦作矿区所采煤层为石炭系、二叠系煤层，其直接充水水源主要为石炭系薄层灰岩，底部奥陶系灰岩喀斯特水间接充水水源，该层富水性好，补给水量大，严重威胁着煤炭的安全生产。为此对石炭系薄层灰岩进行疏水降压排水，对O₂灰岩采取断层防水煤柱，实施“立足矿井、以防为主、疏堵结合、分类治理”的防治水方针。随着开采深度的增加，石炭系薄层灰岩煤层底板突水频率增高，O₂灰岩水参与发生恶性煤层底板突水，排水量也越来越大，从用水角度来看，O₂灰岩水开采量也与日俱增。例如，1952～1964年O₂灰岩水开采量为1.501m³/s，1965～1977年O₂灰岩水开采量4.964m³/s，1978～1982年O₂灰岩水开采量5.5m³/s，1983以来O₂灰岩水开采量8.463m³/s。据不完全统计，历年来煤层底板突水达1000余次，最大煤层底板突水量达320m³/min。因此，煤层底板突水是造成地下水资源枯竭的另一因素。

2.地下水污染状况

焦作地区河流中，丹河、西石河、山门河和纸坊沟水质好，符合饮用水标准。翁涧河水化学类型

型，总硬度、氯化物超标；新河河水矿化度2782.99mg/L，总硬度1669.63mg/L，Cl^-含量149.21mg/L，均已超过标准。因而，翁涧河和新河有不同程度的污染。据河南省焦作市监测站资料，翁涧河非离子氨、高锰酸钾指数、生物耗氧量、化学耗氧量、六价铬均超标。翁涧河和新河均已成为严重污染的河流，成为地下水污染的源头。

孔隙水污染主要表现在焦作市区以南孔隙水的径流和排泄区，该区岩性细，渗透性差，水位埋深浅，长期蒸发浓缩作用，水中的离子含量特别是Cl^-、K⁺+Na⁺升高，矿化度增加。更为严重的，该区农业采用矿井水及工业生活污水灌溉，致使孔隙水水质恶化。焦作市区南部东王褚至恩村一带及焦作市区东南部仇化庄至焦作市修武杨楼、大高村一带的孔隙水水质类型为

型、

Mg²⁺型和

型，水质最差，本区所检测的18种项目中，超过饮用水标准的项目有总硬度、矿化度、氯化物、硫化物、硝酸盐、氟化物，各污染组分的超标率见表3-19。

表3-19 孔隙水水质状况统计表

根据近几年的监测与研究，喀斯特水水质正在逐渐恶化，且恶化速度也愈来愈快。主要表现在离子Cl^-增加，水质变咸，个别水井水已失去饮用价值。据前人研究，本区喀斯特水Cl^-背景值为26.69mg/L，到1998年喀斯特水Cl^-已达到40～75mg/L，最高为128.73mg/L，2000年至少有三口喀斯特水源井Cl^-含量超过国家饮用水标准（≤250mg/L），最高达1191.22mg/L。焦作地区内某单位喀斯特水自备井1999年Cl^-含量为141.1mg/L，2000年为517.61mg/L，2001年为1258.6mg/L，2002年4月上升至2135mg/L，是国家饮用水标准的8.54倍。喀斯特水Cl^-超标的水源井虽然是个别的，但由于整个焦作地区的喀斯特地下水同属于一个喀斯特水系统，水质如按目前速度继续恶化，整个焦作矿区喀斯特水未来都有被严重污染的危险。造成喀斯特水Cl^-污染的原因为：喀斯特水补给区地表污水的渗漏；孔隙水、矿井排水通过O₂灰岩“天窗”污染喀斯特水；受污染的河水渗漏补给喀斯特水^［21］。

三、地下水保护与利用对策

1.防治水污染，污水资源化

对于没有处理能力的厂、矿、企业，应交纳污水处理费，由城市有关部门统一处理。按照国家产业结构调整政策和淘汰落后生产工艺、技术和装备，重点进行冶金、化工、水泥、电力、采选等重污染行业的结构调整。污水可以被认为“待生资源”，对于污水治理，应本着谁排放谁治理的原则，企业自建小型污水处理厂，处理达标的水可重复利用，以节约水资源。焦作市是以能源、化工为主的重工业城市，污水排放量相当大，并已对地下水造成不同程度的污染，使可利用的水资源量减少。实行污染物排放总量控制制度，从严掌握建设项目的审批，执行限期治理制度，坚持实行“关、停、禁、改、转”的方针。

2.排供环保三位一体

武强教授认为，采用排供环保结合优化管理，不仅考虑了排水系统的疏降效果和安全运营，而且供水系统的供水需求和环境系统的质量保护也同样是优化模型设计的重要约束指标，同时还要充分利用矿井排水，以及将排出的矿井水经过一定水质处理后，全部或部分用来代替矿区正在运行中的不同目的的供水水源^{［27，9，26］}。焦作矿区为了安全生产，大量疏排地下水，矿井排水量为6.2707m³/s，占总开采量10.8134m³/s的58%。而且矿井排水的利用率仅为31.47%。

排供环保三位一体的优化模型除涉及地下水水力技术方面的管理外，同时也牵涉经济评价和环境保护以及产业结构规划等的管理。排供环保三位一体，就是在保证环境质量和矿井安全的前提下，提供给矿井和其周围地区一定数量的水资源，可用于生活、工业和农业等方面的供水。排供环保三位一体结合模型，不仅实现了将保证环境质量的矿井排水和地面抽水用于供水目的，而且通过选择多种供水用户所产生的经济效益最大的目标函数和适当的约束条件，完成了利用一个模型，同时综合制订排水、供水、环保三位一体的具体水资源优化管理方案。该模型已应用于焦作矿区九里山矿^［27］。

3.加强水利价费改革

按照国家发改委改革水价促进节约用水指导意见通知的要求，进行水价调整，否则浪费水的问题不可能根本解决。逐步提高工程水价（自来水价、水利工程供水水价），水资源费（资源水价），水污染处理费（环境水价）。以水为主要的生产原料和生产手段，应制定较高的水价。水利工程水价要逐步到位，水资源费要适时调整。按照不同的行业实行不同的基本水价和不同的阶梯式水价标准，生活用水应有最低保障数量。工业用水要参照国内外先进用水定额定出适应不同地区、不同行业、不同工业产品的用水定额，超定额用水要加价，并责令限期改造设备，降低用水定额。农业水资源费的征收将会使最有潜力的用水大户提高节水意识，促进井灌节水，以水养水^［33］。利用经济杠杆调整用水需求，促进节水工作。调整水价和水资源费，这是节约用水最重要的手段。

4.节约用水

提高重复利用率，节约水源，逐步实现“零”排放。加快工业节水新技术、新工艺和废水资源化的开发研究以及城市节水设施的研究制造；制定行业节水规划和用水标准定额，不断降低耗水量和排水量，提高水的利用率；搞好废水综合利用，实现废水资源化是提高水资源重复利用率的重要措施；通过产品结构、产业结构、企业组织结构和工业布局的调整实现节约用水，达到水资源的供需平衡，也是水污染防治的重点。这是城镇工业节水应该考虑的几个重要方面。

大面积发展适合精耕细作特点的高效节水形式，重点发展喷灌。要因地制宜采用管灌、渠灌、滴灌、喷灌等多种节水措施。搞好地面水灌渠的综合节水措施，发展井渠双灌。推广秸秆还田、覆膜栽培、集雨保水等农艺节水措施。无论是旱作农业，还是灌溉农业都必须采用农艺节水措施，以提高水资源的利用率。农业节水的农艺措施、工程措施要和科学管理结合起来。

节约用水是一项长期的根本措施，关系到社会的可持续发展。以发展农业节水灌溉和工业节水为重点，采取行政、经济、法制、管理等多项措施，千方百计地提高水的利用率和效益。

四、矿井水的水质处理技术

煤矿巷道是煤炭开采的主要场所。巷道中污染物质主要包括废机油、废酸液、煤尘、岩屑颗粒和病源菌以及井下的人工废弃物、粪便等。如果一些老窑积水与巷道相连通时，矿井水易被酸化。如果矿井接受地表水的补给，它们可能还会受到各种农药液和工业废水的污染，工业废水大都含有有机磷、酚、醛等有毒物质。大量涌入巷道的地下水必然会受到这个采煤环境的不同程度的污染。

因此，矿井排水的综合利用必须首先解决水质问题，它是排供环保结合的一个很重要环节。解决这个问题既要在井下巷道的输水过程中，既要根据不同污染类型矿井水和综合利用的不同供水对象，在地面实施矿井水的水质预处理，以便为各供水用户提供符合其具体水质要求的矿井排水资源，又要注意清浊水分流，尽量减轻矿井水的污染程度。矿井水的实用性处理技术和方法主要有以下几类：

1.矿井浑浊水的净化处理

矿井水中所含杂质大致可以划分为3类，即悬浮物、胶体物和溶解物^［5］。矿井浑浊水净化处理的主要去除对象则是悬浮物和胶体物两类，它们是造成矿井水浊度的主要因素。浑浊水的一般常用净化处理流程为：

（1）澄清：澄清是指去除引起水浑浊的悬浮物和胶体物等杂质的过程，一般可划分为3个骤步，即混凝、沉淀和过滤。

（2）消毒：矿井浑浊水经过混凝、沉淀和过滤作用之后，便可着手对其进行消毒处理（消毒处理也可在过滤之前进行）。

矿井浑浊水一般的净化处理流程，如图3-37为其流程示意图。对于某些特殊类型的矿井浑浊水或特殊要求的供水用户，可根据其具体情况分别予以灵活处理，不必完全照搬以上的全部净化处理流程。

图3-37 矿井浑浊水净化处理流程示意图

例如，如果矿井排水的浑浊度较低，又无藻类繁殖时，浑浊度经常在100度以下，投放混凝药剂后可不经过混凝和沉淀作用，直接采用一次性过滤处理，将过滤后的矿井水加氯气消毒，随之经泵站送入供水管网。

再如，如果矿井排水的浑浊度较高，既要设法达到预期的净化目的，又要节约混凝药剂的投放量。可以在混凝、沉淀前采用自然沉淀方法，将原高浑浊度的矿井水中的粒径较大的泥沙颗粒预先沉淀掉一部分，所用构筑物可以是预沉淀池，也可以是沉砂池。最后，再进行混凝，沉淀、过滤和消毒处理。

2.矿井高硬度水的软化处理

水的硬度主要是指溶解于其中的Ca²⁺、Mg²⁺离子含量，溶解于水中的Fe²⁺、Mn²⁺、Sr²⁺离子也是影响水硬度的一个因素。下面介绍3种常用的软化方法：

（1）微生物方法：该种方法包括硫酸盐还原菌去硫法和铁细菌去铁法。

（2）化学方法：化学软化处理包括石灰、石灰乳中和法和石灰、苏打软化法。

（3）物理方法：该种软化处理方法包括蒸馏法、电渗析法和冲淡法3种。

3.矿井酸性水的中和处理

在煤层或其顶、底板中常含有硫化矿物，它们在氧化条件下形成硫酸化合物。矿井水中一旦溶解了这些硫酸化合物，便导致其

离子含量增高，成为酸性矿井水。

矿区酸性水的形成，对于大多数具有较强破坏性的酸性水，是随着煤矿开采时间的延长而逐渐形成的。而有的酸性水是在煤矿开采之前，即在硫化矿床氧化带处就已经富集了酸性水。

酸性水的危害是十分严重的。在俄罗斯布利亚矿区勘探中，由于酸性水的腐蚀作用，在8h内钻杆直径减少1mm，套管局部被腐蚀，在强酸性水分布地段，经12昼夜，套管壁就被腐蚀穿孔。矿井与储集酸性水的老窑、老空区沟通，酸性水便可沿通道进入矿井，因而酸性水就会污染井下生产环境。

对于已经形成的酸性水和受其污染的矿井，应采用石灰石中和法或微生物法加以治理。对于酸性的老窑积水，应设立防水煤柱等工程，使其与矿井系统完全隔离；对于含硫矿层要设法消灭充水充氧的环境，使其封闭并失去形成酸性水的环境。消除酸性矿井水的污染，预防和治理应同步进行。

4.矿井高铁高锰水的处理

当日处理100m³高铁、高锰水时，滤池可采用钢制圆形双级压力滤池，将滤池分成上、下两室，上、下室均采用锰砂作滤料。为了达到充分曝气，尽可能驱散水中游离CO₂，且提高pH值，可采用叶轮式表面曝气装置，曝气池可做成矩形，水在曝气池停留时间约为20分钟。表面曝气双级滤池过滤除铁、锰工艺是一项比较经济且效果良好的技术方法。

除铁方法主要有两种，其一是莲蓬头曝气、石英砂过滤除铁，或者用河砂、卵石、木炭卵石层过滤除铁，其二是用天然锰砂接触氧化除铁，该方法简单经济，效果良好，已被广泛推广利用，这些工艺都能达到预期除铁的目的，使水中铁的含量达到符合国家生活饮用水标准。

20世纪70年代末发展了一种两级过滤处理系统的处理方法，该方法经过曝气、两级过滤，一般水中铁、锰含量均可被控制在国家生活饮用水标准之下。可同时消除水中的铁、锰离子含量，其工艺过程是首先将水充分曝气，然后经第一级滤池除铁，再经第二级滤池除锰。在除锰技术方面，最初采用的是接触氧化法除锰工艺，效果也良好。

4. 地下水开采数值预报

1.预报模型环境设置

经过识别的含水层数值模拟模型，虽然已对客观水文地质实体达到仿真，但还不能直接当作预报模型使用。因为模型未来的状态变化并非全由开采地下水所引起，还与模型未来的环境因素变化有关。所以，需要将地下水未来开采运行期间的各种环境因素设置在数值模型上，建立地下水数值预报模型，以进行地下水开采预报。

制约模型未来状态变化的环境因素包括自然环境因素和人为环境因素。在模拟模型已经仿真的前提下，数值预报模型的正确性主要取决于模型未来环境因素设置的合理性。因此，建立地下水数值预报模型，要求先对模型未来的环境变化做正确的处理。

地下水未来开采运行期间人为环境因素的变化，基本上能够事先预见或可以人为规划。但其自然环境因素的变化却带有某种程度的随机性，目前只能对其不同频率的特征值做出预测，而不能预测其出现的具体时间。基于这种原因，所谓地下水数值预报模型，实际上只能预报各种典型水文年的水资源状况，却不能预报典型年出现的具体时间和具体到某一年的水资源状况。

对于模型未来的自然环境变化，目前尚无法作出准确的长期预报。因此根据历史上较长系列的观测资料，采用历史重现法来设置，即认为历史上曾经出现过的各种情况，今后还会出现。按历史重现法，从东山降水量系列资料中，选取一段有代表性的包括丰、平、枯等各种典型年逐月降水量系列，并且使其系列的平均值不偏离历史观测系列的平均值。以此作为预报模型的水文环境。其中包括历史上曾经观测到的对长期开采地下水最为不利和对矿井开采最为有利的最枯年和连续枯水年，以考验开采资源量的可靠性；也包括对开采很有利的和对矿井开采最为不利的丰水年。

据此，从东山31年的降水资料中选取1968～1977年逐月降水量观测系列，其平均值为443.92mm，接近多年平均值440.4mm，并且包括近30年中最枯年（1972年215.5mm）和最丰年（1969年749.1mm），在预报中每月累计降水量不到20mm者，计为无效降水量。

2.预报方案

由于东山岩溶水地区既包括枣沟和观孟前水源地，又包含东山煤矿，因此，地下水的预报考虑水源地开采和东山煤矿的安全开采两个方面。

（1）水源地开采的预报包括四个方案：① 在水源地开采量和煤矿突水量维持在目前不变的条件下，预报各典型年地下水位状况。② 在水源地开采量和煤矿突水量维持在目前不变的条件下，按以上设置的降水量，预报10年间地下水位的变化状况和10年末的地下水流场。③ 考虑到未来需水量的增加，在枣沟水源地增采30000m³/d时，预报10年间地下水位的变化状况和10年末的地下水流场。④ 考虑到未来需水量的增加，在观孟前水源地增采30000m³/d时，预报10年间地下水位的变化状况和10年末的地下水流场。

（2）东山煤矿安全开采的预报方案：由于奥陶系灰岩含水层水位高，水头压力大，要保证530水平15^＃煤的安全开采，就必须对下伏奥陶系灰岩含水层实施疏水降压。水压必须降到安全水头以下。

根据突水系数公式进行计算，安全水头：

华北煤田排水供水环保结合优化管理

式中：P为隔水底板承受的静水压力（MPa）；M为隔水层有效厚度（m）；C为突水系数，每米隔水层允许承受的水压力（MPa/m）。

由上公式可计算出理论安全水头压力，然后换算出安全水位。根据中华人民共和国国家标准《矿区水文地质工程地质勘探规范》^［152］，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06，为安全起见，本次预报取0.05。由东山煤矿750下山18个钻孔资料，15^＃煤底板至奥陶系灰岩顶面，间距最大者101.53m（M5），最小者63.53m（B9），考虑到向深部变厚，15^＃煤隔水底板厚度取70m，参考《山西省太原市东山煤矿750下山矿床水文地质勘察报告》，扣除15^＃煤矿压破坏底板有效厚度10m，有效防水厚度取60m，奥陶系灰岩顶板标高为460m，由上式计算可承受的安全压力为3.0MPa，安全水头为300m，安全水位为760m。

本次预测是对开采范围内水位降到安全水位以下的疏降水量及疏降范围内的水位进行预测，同时也包括不同疏降量条件下，水位降到安全水位以下所需的时间。降水量取多年平均值。

3.预报结果

（1）水源地开采预报结果：① 在水源地开采量和煤矿突水量维持在目前不变的条件下，预报各典型年典型地段地下水位下降值见表6-6。② 在水源地开采量和煤矿突水量维持在目前不变的条件下，按以上设置的降水量，预报10年间地下水位的变化状况和10年末的地下水流场见图6-15、图6-16。③ 考虑到未来需水量的增加，在枣沟水源地增采30000m³/d时，预报10年间地下水位的变化状况和10年末的地下水流场见图6-17、图6-18。④ 考虑到未来需水量的增加，在观孟前水源地增采30000m³/d时，预报10年间地下水位的变化状况和10年末的地下水流场见图6-19、图6-20。

图6-15 现状开采条件下预报10年间地下水位变化曲线

图6-16 现状开采条件下预报10年末地下水流场图

图6-17 枣沟水源地增采30000m³/d时，预报10年间地下水位变化曲线图

图6-18 枣沟水源地增采30000m³/d时，预报10年末地下水流场图

图6-19 观孟前水源地增采30000m³/d时，预报10年间地下水位变化曲线图

图6-20 观孟前水源地增采30000m³/d时，预报10年末地下水流场图

水源地开采预报（b）～（d）计算结果见表6-7。

表6-6 典型年典型地段地下水位降深值

表6-7 不同开采条件下，10年末地下水水位降深表

（2）东山煤矿安全开采的预报方案结果：其预报结果见表6-8和图6-21～26。

表6-8 安全预报结果表

图6-21 疏干量80000m³/d，10年间地下水位变化曲线

图6-22 疏干量80000m³/d，10年末地下水流场图

图6-23 疏干量50000m³/d，15年间地下水位变化曲线

图6-24 疏干量50000m³/d，15年末地下水流场图

图6-25 疏干量26000m³/d，20年间地下水位变化曲线

图6-26 疏干量26000m³/d，20年末地下水流场图

5. 主要补充勘探工程

生产矿井主要水文地质补充勘探需进一步查清的矿井水文地质条件包括：井田地下水补给边界、井田内断层的导水性、井田内导水通道。在方法上主要是物探、化探、钻探相结合，井上下抽水试验与放水试验相结合，有针对性进行立体综合勘探。通过综合勘探，结合矿井开采的实际水文地质资料，确定导水通道，圈定水害危险区，比较准确评价矿井涌水量。每个矿井应建立健全地下水观测系统（包括水量、水位、水质、水温等），特别应健全各含水层的长观孔，为矿井突水后判断水源提供正确决策。

（一）二₁煤水文地质补充勘探

1.水文地质补充勘探的目的

1）进一步探查规划采区的构造分布范围及导水性情况，为防水煤柱的留设提供依据；

2）探查井田范围小煤窑的采掘边界情况、积水范围、煤柱尺寸及导水通道等，为防治小窑水提供科学依据；

3）探查二₁煤下伏主要含水层之间的隔水层岩性、厚度、稳定性，隔水性能，构造破碎带对隔水层的破坏程度等；

4）探查太原组薄层灰岩及奥陶系灰岩的厚度、裂隙、岩溶发育程度、水头高度和富水性，以及两者的水力联系程度；

5）科学预测评价采区涌水量。

2.勘探工程的主要内容

（1）二₁煤物探工程

根据需要解决的水文地质问题，本次规划拟对二₁煤采用的物探方法有：地面三维地震和地面瞬变电磁法。

1）三维地震勘探法。三维地震是进行构造探查最有效的物探方法，此种方法对断层、陷落柱、褶曲等构造的分辨率及定量解释精度较高。本次三维地震勘探在11采区东翼、16采区东翼和21采区进行。

11采区东翼内发育有板桥河逆断层；16采区东翼发育有吴庄逆断层，边界发育有F₆断层；21采区位于大冶向斜轴部，且其采区边界发育有F₅断层、周山断层和F₆断层。在这3个采区内进行三维地震勘探，主要目的是查明采区内断层、裂隙密集带以及21采区边界周山断层和F₅断层的性质、分布和断层导水情况等，为合理留设断层煤柱及采区设计提供依据。

本次勘探面积0.8km²。

2）地面瞬变电磁法。在大平井田15采区和13采区部分工作面受老窑水威胁严重，本次规划选用地面瞬变电磁法对采区内充水采空区范围进行圈定，探清井田范围小煤窑的采掘边界情况、积水范围、煤柱尺寸及导水通道等，为防治老窑水提供科学依据。

21采区在三维地震确定断层具体位置的基础上，进一步用瞬变电磁法对断层富水性进行探查。

本次瞬变电磁勘探面积约0.65km²。

（2）二₁煤水文地质钻探工程

大平矿现有的观测孔数目较少（目前奥陶系灰岩水观测孔1个，太原组L_7-8薄层灰岩没有观测孔），无法对奥陶系灰岩水和太原组薄层灰岩水进行有效的动态监测，而矿井大平煤矿现已全部转入下山开采阶段，且所有工作面均带奥陶系灰岩水水压开采，此外二₁煤底板太原组灰岩水对煤层安全开采的威胁也越来越大。但考虑到矿井已进入生产后期，大规模地构建观测网络已不太现实，所以根据矿井采区规划，在重点地段，有针对性的布置少量钻孔，为下部开采提供依据是最经济有效的。

本次共设计奥陶系灰岩长期观测孔3个，太原组L_7-8灰岩长观孔1个。各观测孔的位置、作用、深度如表4-7所示。

1）奥陶系灰岩孔。大平井田二₁煤水文地质钻探工程布置见表4-6。

表4-6 大平井田二₁煤水文地质钻探工程布置

本次规划实施对矿井增补3个地面奥陶系灰岩孔：O_d1，O_d2和O_d3。O_d1设计在15采区板桥河逆断层保护煤柱内，其目的是对矿区西部奥陶系灰岩水位进行观测；O_d2和O_d3孔分别布置在21采区周山断层留设的保护煤柱内和F₅断层保护煤柱内，目的是作为长观孔对井田东南部奥陶系灰岩水位进行观测，并对周山断层和F₅断层的物探结果进行验证。

2）太原组灰岩孔。本次规划在井田下一步开采的21采区布置一个太原组L_7-8灰岩地面长观孔C_d1，对太原组L_7-8灰水岩位进行长期观测。

O_d1，O_d2，O_d3和C_d1全孔进行简易水文观测，在钻孔施工完成后进行简易抽水试验。

（二）一₁煤水文地质补充勘探

大平矿对一₁煤的勘探程度尚停留在建井初期的精查阶段，对一₁煤开采的水文地质条件认识也不是很清楚。基于大平矿一₁煤层埋深，井田内构造发育情况和承受奥陶系灰岩水压的大小等综合因素考虑，一₁煤最佳开采地段为矿井北部一₁煤埋深较浅地段。

1.勘探任务

1）详细探明勘探区地质地层情况及构造发育情况；

2）探查勘探区一₁煤层顶板太原组薄层灰岩厚度，岩溶裂隙发育程度，含（富）水性及相关水文地质参数；

3）针对奥陶系灰岩富水性分布不均匀的特征，对一₁煤勘探区范围内奥陶系灰岩含水层富水性进行探查，查明奥陶系灰岩水压力，奥陶系灰岩补、径、排条件和水位动态规律，奥陶系灰岩富水性和富水强度垂直、水平方向分带规律，导水构造发育程度和顶底板含水层水力联系情况；

4）探查一₁煤层底板本溪组隔水层岩性、厚度、完整程度及隔水性能；

5）通过带压系数测试重点探查奥陶系灰岩顶部古风化壳的岩溶裂隙发育情况及阻水性能；

6）探明勘探区范围内有无小煤矿开采，如有要探明其采空区范围、积水范围、积水量、积水压力及其与待掘井巷工程之间的空间关系。

2.勘探方法

（1）一₁煤水文地质补勘阶段

本阶段对一₁煤水文地质补充勘探主要可以运用的勘探技术有：地面三维地震勘探技术、地面瞬变电磁勘探技术、地面水文地质钻探技术和放水试验技术。具体方法如下：

1）采用地面三维地震勘探技术，探查勘探区地质、地层和构造发育情况，重点对一₁煤顶底板含（隔）水层的探查；

2）采用地面瞬变电磁勘探技术，探查勘探区含、隔水层分布情况、富水情况以及勘探区范围内本矿一₁煤采空区积水情况和小煤矿采空区分布情况和积水情况；

3）根据三维地震、瞬变电磁勘探结果，布置地面勘探孔，对物探结果进行探查验证，并通过在钻探过程中开展简易水文地质观测，简易抽水试验及岩石物理力学试验，具体通过对水位、单位涌水量、浆液消耗量、渗透系数、水质、同位素等参数综合分析一₁煤顶、底板各含水层组的富水情况。地面勘探孔兼做放水试验观测孔。

4）根据上述勘探结果，对本区一₁煤层底板奥陶系灰岩水进行井下放水试验。在井下巷道系统、排水系统形成后，在井下施工放水孔并补充少量观测孔，放水试验孔应在物探基础上合理选择孔位（井下放水孔和观测孔还兼作带压系数测试孔）。在井下放水孔放水过程中，利用已有地面勘探孔和新增的井下观测孔对一₁煤层底板下伏奥陶系灰岩水、顶板L_1-4含水层进行同步水位观测和水化学、同位素试验。

放水试验的主要目的：①奥陶系灰岩含水层的富水性，降落漏斗的形态及其扩展情况，确定影响半径；②查明水文地质边界条件，查明奥陶系灰岩水的补给、径流情况；③确定太原组薄层灰岩L_1-4含水层和奥陶系灰岩含水层之间的水力联系；④求取水文地质参数（包括渗透系数、储水系数等），为计算矿区涌水量提供依据，并预测矿井的涌水量。

放水试验后，保留部分放水试验孔进行水位（压）、水量动态长期观测；保留部分地面观测孔作为长观孔，并将其纳入矿井井上下水情监测系统。因一₁煤水文地质补充勘探不确定因素较多，其水情监测系统，需在勘探结束后根据具体情况而定，本次不对其作具体规划。

（2）一₁煤巷道掘进和工作面回采阶段

1）音频电透视法。音频电透视法是利用电磁波在介质中传播时，其电流强度随介质层电阻率的大小而有规律变化的特征，进而计算出穿透各点的视电阻率相对关系，作出反映探测区域富水性的等视电阻率平面等值线图，并可结合具体水文地质条件推断出顶底板含水体的性质，富水性大小，空间形态及分布范围，为防治水工作提供依据。该方法的主要用途为：①采煤工作面底板下100m内富水区域探测；②采煤工作面顶板100m内富水范围探测；③工作面内老窑、陷落柱平面分布范围探测；④注浆效果检查。

本次一₁煤开采，在采煤工作面形成后，应用音频电透视方法对工作面内部及工作面上部50m范围内富水区进行探测，为疏放顶板水提供依据。本规划还选用这种方法探测井下工作面隐伏含水断层和破坏带空间位置及其赋水性变化，注浆检查，为疏水降压等治理工作提供指导。

2）井下直流电法。井下直流电法主要用于巷道顶底板探查，工作面顶板探查和掘进堵头超前探测。具体解决以下问题：

i.巷道顶底板探查。①利用现有的巷道工作，探查深度可达100m，可探测含水层深度，局部富水体深度范围、导升高度及沿巷道方向分布宽度；②提供沿巷道方向垂向电阻率切片剖面，用于解释工作面巷道底板100m深度内的含水、导水体，潜在的突水通道、底板隔水厚度、含水层厚度、含水层原始导升高度；③要求巷道内无大范围积水。

ii.工作面顶底板探查。①改变工作方法利用巷道侧壁可以探测工作面内的隐伏含水构造；②利用多条巷道（上巷、下巷、切眼等）的数据进行立体成图——对工作面底板不同深度进行类似“CT”成像的断面、平面切片，分离出电法含水异常区域，得到视电阻率异常断面图、平面图，进行立体解释。

iii.掘进堵头超前探查。①利用巷道超前探测使用三极空间交汇探测法，可以预测堵头前方80m范围内存在的导、含水构造（断层、陷落柱、裂隙破碎带、老窑巷道），提供前方80m范围内岩石的视电阻率变化信息；②异常为相对异常，可以肯定解释异常区不会存在突水或出水的危险，解释的异常区不能肯定一定出水；③预测堵头的后方必须有不小于前方探测深度的施工空间；④智能傻瓜化资料处理，容易掌握使用。巷道掘进过程中，依据“有疑必探，先探后掘”的原则，采用井下巷道直流电法超前、垂向、侧向探测技术对一₁煤层底板导水构造进行探查；采用井下钻探技术对直流电法结果进行验证，并对探查清楚的煤层底板导水构造进行综合治理；在采煤工作面形成后，直流电法在下巷中进行，同时应用音频电透视法同时在上巷和下巷中进行探查。直流电法对地质异常体在垂向上分辨比较清晰，而音频电穿透法对地质异常体的位置分辨比较清晰，因此两者结合可以取得满意的效果。

3.勘探工程布置

本次一₁煤水文地质补充勘探初步在矿井北部二₁煤露头区与一₁煤露头区之间的区域进行，勘探步骤如下：

一₁煤开采补充勘探设计→地面三维地震勘探→地面瞬变电磁勘探→地面及井下钻探工程及钻孔带压系数测试→井下放水试验。

6. 遇断层底板极限突水系数法

根据万年矿地质资料与对实际揭露断层的分析，矿区地质构造较发育。假设在工作面机巷遇一非导水断层，走向N50°，遇断层时导高带按10m计算。底板主要为砂质泥岩，渗透系数取0.01m/d。在第三章应景对回采至该断层附近时底板隔水层所能承受的极限水压力P_l及底板有效隔水层带的残余水头压力P_c进行了计算。根据（7.7）式，将极限突水系数k作为判据来进行带压开采底板突水预测：若k＜0，则不会发生突水；若k＞0，则发生突水；若k＝0，则为临界突水点。根据极限突水系数法得万年矿各煤层突水判别见表7.4。

由表7.4可得当煤层开采遇断层时：2^＃煤、4^＃煤±0m水平、4^＃煤－240m水平及6^＃煤±0m水平k＜0，其完全不受奥灰突水的威胁；4^＃煤－440m水平、6^＃煤－240m水平、6^＃煤－440m水平、7^＃煤、8^＃煤及9^＃煤的三个开采水平k＞0，存在奥灰突水的可能。通过（7.8）式可得万年矿各煤层开采水平遇断层时的临界疏降水位值见表7.5 。

表7.4 疏水降压前遇断层（非导水）时底板突水判别计算表

表7.5 万年矿各煤层遇断层带压开采时的疏降水位值

2007年8月，万年矿奥灰水位标高为＋35m，由表7.5得万年矿遇断层时欲带压安全开采4^＃、6^＃、7^＃、8^＃、9^＃煤的临界水位标高为：4^＃煤－440m水平为－30m，6^＃煤－240m水平为1m，6^＃煤－440m水平为－195m，7^＃煤－200m水平为－20m，7^＃煤－400m水平为－217m，7^＃煤－600m水平为－416m，8^＃煤－200m水平为－54m，8^＃煤－400m水平为－253m，8^＃煤－600m水平为－452m，9^＃煤－200m水平为－49m，9^＃煤－400m水平为－247m，9^＃煤－600m水平为－446m。

故对于2^＃煤的三个开采水平、4^＃煤±0水平、4^＃煤－240m水平及6^＃煤±0水平可以实现安全的带压开采；对于4^＃煤－440m水平、6^＃煤－240m水平、6^＃煤－440m水平、7^＃煤的三个开采水平、8^＃煤－200m开采水平，遇断层开采时必须实施注浆措施，以加固底板；对于8^＃煤－400m开采水平、8^＃煤－600m开采水平及9^＃煤的三个开采水平，除进行疏水降压外，遇断层时还应进行疏水降压。