矿井排水现状及影响因素分析
（一）煤矿排水现状
本次调查是于2001年7月10日～10月底结束，历时4个月。在此期间，正是国务院办公厅以明电形式发布2001年25号文《关于关闭国有煤矿矿办小井和乡镇煤矿停产整顿》的紧急通知及国办发2001年68号《关于乡镇煤矿复产验收》的通知实施期间，许多集体、个体及矿中矿皆在关闭期间，既不产煤，又不排水，对于这一部分煤矿采取调研方法，采用以往资料。调查分煤田进行，同时注意收集煤产地的资料。共调查收集矿井资料5403个，总生产能力25871.18万t，年排水量22486.47万m3。其中统配及外资矿82个，生产能力13360.64万t，年排水量8586.29万m3；国有矿322个，生产能力3797.36万t，年排水量3374.32万m3；集体矿4844个，生产能力8617.25万t，年排水量10479.83万t；个体矿155个，生产能力95.93万t，年排水量50.50万m3。各煤田矿井调查情况见表8-4。
表8-4 山西省各煤田煤矿调查情况统计表
在调查时分别对煤矿的所属流域及岩溶泉域进行归纳，其结果见表8-5。
表8-5 山西省岩溶泉域煤矿调查统计表
续表
从表8-5可以看出，根据本次调查资料开采25871.18万t煤，要排掉地下水近2.25亿m3，相当于每吨煤排水0.87 m3水。
（二）影响矿坑排水量的基本因素分析
矿井排水量的大小，影响因素很多，有自然和人为因素的相互影响，现简述如下。
1.水文地质条件
决定矿井排水量的关键是矿井水文地质条件，主要是含水层的厚度、富水性、节理、裂隙、岩溶发育程度和补给来源。总的规律是含水层厚度大，裂隙岩溶发育，含水性强，补给来源丰富，则矿坑排水量就大，反之则小；其次是所处的地理位置，一是煤矿平面位置与附近井、泉、河水的关系，一般离井、泉、河水近，且水力关系密切，侧向补给来源大，则矿坑排水量大，反之则小；二是开采煤层与当地侵蚀面及区域地下水位关系，一般是位于当地侵蚀面和区域地下水位以下，且补给关系密切，则排水量大，反之则小；三是与当地降水量、入渗系数大小、煤层深浅有直接的关系，一般是开采煤层埋深浅，降水量大，入渗系数大，降水可直接转化为矿坑水，煤层开采后导水裂隙带影响到地面，则矿井排水量就大，且季节性变化明显，反之则小。
2.地质构造特征
矿井排水量的大小与地质构造，特别是褶曲断层有直接关系，地质构造对地下水、地面水起着重要的控制与导水作用，局部也起着阻溢作用，主要决定于褶曲断层补给来源丰富程度和断层两盘含水层、隔水层对接情况。一般规律是地质构造愈复杂，断裂愈多，开采煤层离断层愈近，补给充分，则排水量就愈大，如霍县、轩岗等矿区。反之构造简单，开采煤层离断层愈远，补给来源少，则排水量愈小，如大同、平朔等矿区。
3.煤矿开采不同阶段与排水量的关系
煤矿开采不同时期，矿井排水量变化很大，一般可分为四个阶段。(https://www.daowen.com)
首先，煤矿开采初期，即由基建到达到设计生产能力期间，揭露的含水层相对多，各含水层处于自然饱和状态，含水性就强，随着开采面积的增大，就会逐步发生顶板冒落，勾通裂隙导水带，煤系顶部含水层中地下水就会直接渗入矿坑。在有河沟地段煤层浅的矿井，地表水也可能渗入矿坑，在补给量大于排水量的条件下，矿井排水量将相对增大。
其次，当矿井开采进入中期以后，一般不会大面积揭露新的含水层，由于开采时间的增长，含水层水位不断降低，以矿井为中心的降落漏斗趋于稳定，部分含水层由承压转为无压，矿井排水量靠入渗量补给，处于补、径、排平衡状态。
第三，当矿井开采进入后期，含水层部分被疏干，导水裂隙带和节理裂隙逐步被充填，地表入渗补给量逐步减少，则矿井排水量逐步衰减。
第四，当矿井开采进入末期（停采），在其影响范围内，矿坑排水变小或不排水。但由于煤系底部有隔水层存在，采空区逐步积水成为“地下水库”。
这就是煤矿开采排水经历增大、平衡、衰减到停止排水逐步恢复的一般变化过程。
需要指出的是：上述4个阶段是在正常条件下的全过程和共性，如有构造破坏或与地表水、岩溶水发生联系，特别是煤层底板发生岩溶水突水时，则会发生局部、暂时的突变，排水量就增大，这在山西省煤矿开采过程中，也不乏实例，如霍州圣佛矿、白龙矿、太原东山矿、轩岗刘家梁矿，均发生过奥灰岩溶水突水事故。
4.降水量与矿井排水量的关系
调查资料说明，矿井排水量与降水量有明显对应关系，一般规律是：矿井开采初期降水量增大，排水量也增加。在年变化内也有这种特征，即每年雨季7～9月降水量大，矿井排水也增加，在浅部这种关系更为明显。但到开采中期，这种相应关系就不明显，即降水量增大，排水量增加很小或不增加。当开采进入末期后，两者关系向相反方向发展，即降水增加，排水量也逐步衰减，如汾西矿务局高阳煤矿，两者关系曲线图就是例证，该矿从1973～1978年，降水量逐年增大，矿井排水量也相应上升，到1979～1980年，降水大幅度减少，排水量也略有减少趋势，从1981～1983年，降水量增加，排水量不但不增加，反而逐年下降，见图8-2。
5.开采面积与排水量的变化规律
煤矿开采面积逐年增大，这是由矿井设计生产人为因素决定的。在初期矿井开采面积与排水量有相互增长的规律，当开采达到一定深度后，无论开采面积是否增加，排水量将基本保持不变，部分矿井还随着开采深度的增加，而向相反方向发展。这是因为矿井排水量主要受水文地质条件等条件决定。即使有人为因素的干扰，也不能改变上述几个阶段的基本规律。例如晋城矿务局王台铺矿，开采初期1961～1976年，矿井排水量与开采面积呈正比关系，到1976～1988年，两者呈反相关系变化，即矿井开采面积大幅度增加，煤矿产量增大，矿井含水系数总体上则呈下降趋势，见图8-3。
图8-2 汾西高阳矿井排水量、降雨量、产量、开采面积、排水系数关系曲线图
图8-3 晋城王台铺矿煤产量、矿井排水量、含水系数关系图
6.开采深度与矿井排水量的关系
山西省煤矿开采方式有平峒、斜井和竖井等不同类型，这里主要是指竖井和斜井，在水文地质相同的条件下，煤矿开采深度与矿井排水量有直接关系，在一定深度内，一般是开采深度越大，揭露含水层愈多，矿井排水量也相应增大。但由于山西省地层产状平缓，倾角很小，一般为5°左右，同时又是多煤层地区，大部分矿井开采深度增加不大，在同一矿井中，一、二水平相差为50m左右，顶部和底部煤层高差不超过100m左右，一般80～90m，由于山西省目前开采深度最深不超过500m，矿井排水量增加不明显。为此，矿井开采深度对矿井排水量的影响，还有待于进一步研究。根据调查研究，初步分析，在水文地质条件复杂，地下水补给来源丰富的地区，在300m深度以内，随开采深度增加，排水量有所增加，超过此深度后，矿井排水量一般不增加，可能还会逐步减少，其原因：一是煤层埋藏越深，地下水补给条件越困难，即使补给条件好，地下水也处于滞缓流动状态。二是岩层埋藏越深，节理裂隙岩溶发育程度越差，补给条件也差，因而含水量要减少，但在构造带可能例外。
7.开采沉陷与排水量的关系
开采沉陷与矿井排水量有密切的关系，一般是开采煤层越厚，三带影响越大，贯通含水层多，矿井排水就增大，其增加大小，主要决定于开采深度和岩层含水性。一般在浅部比较明显，浅部开采沉陷后，裂隙导水带直接影响到地面，既可使地表水、降水直接入渗井下，又可使浅部风化带含水层水流速加快渗入井下，因而矿井排水量增大，其大小主要决定于Ⅰ、Ⅱ带含水层的渗透系数和含水性，如果Ⅰ、Ⅱ带范围内含水层少，隔水层多，或Ⅲ带没有含水层，则矿井排水量也不增加，或增加很小，如五阳煤矿在浊漳河床底下采煤，地面发生沉降，矿井排水量也不增加。
