采煤对地下水资源破坏的计算方法研究
鉴于上述情况，为了真实反应采煤破坏水资源这一客观事实，本次工作中，我们从破坏机理与含水层、煤层的组合关系出发，提出了破坏动、静储量的概念。
采用开采破坏动、静储量的概念，充分而清晰地反映了破坏机理及受控因素，避免了因矿井排水量和煤炭产量变化而带来的影响，并首次计算了山西省历史上采煤破坏的水量。
根据山西省煤层与含水层组合特点，山西省采煤历史、采煤过程中排水量变化规律及影响矿坑排水量的因素等条件。仅靠单一的调查数据来说明其破坏大小是不够的，必须根据采煤对含水层的破坏特点进行计算。本次将计算采煤破坏的动储量与静储量两个量。
静储量：煤层开采后由于顶板的冒落，使采空区上覆含水层遭到破坏，原来储存于含水层中的水在短时间内排空，这部分水被称为静储量。该量为一个与含水层本身特征有关的固定量，对其破坏是一次性的。
动储量：在含水层遭破坏后，矿井涌水量迅速增大，然后随着时间的延长，排水量逐渐趋于相对稳定，这个相对稳定量称为动储量。它与地形、构造、降水量、煤层埋藏深度及采煤方法等因素有关，该量为一变量，其破坏是永久性的。
（一）计算方法
1.静储量
计算公式为
式中：Q静为全省采煤破坏的含水层的静储量，万m3；Hi为各煤田采煤破坏的含水层的厚度，m；Si为各煤田采空区面积，万m2；μi为各含水层的给水度。
2.动储量
计算公式：
式中：Q动为全省采煤破坏的地下水的动储量，万m3/h；Si为各煤田采空区面积，万m2；Mi为各煤田采煤破坏的地下水模数，m3/（h·m2）。
（二）主要计算参数的选取
1.破坏含水层厚度的选取
山西省目前采煤深度大约在300m左右，破坏的含水层也是埋深300m以内的（不包括带压开采形成的底板突水）。
根据全省各煤田煤层厚度、采煤方法、顶板岩石强度、煤层倾角等因素，综合计算了全省各煤田内冒裂带高度，见表8-7，从表中可以看出，采煤破坏的上伏岩层厚度与风化带厚度及黄土层厚度之和一般为120～170m左右，据此对首采煤层上部150m范围内的含水层厚度及下伏可采煤层上部的含水层厚度进行了统计，见表8-8。
表8-7 各煤田“三上带”计算结果统计表(https://www.daowen.com)
续表
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表8-8 山西各大煤田主采煤层上部150m范围内含水层厚度统计表 单位：m
续表
2.采空区面积的圈定
山西省煤炭开采历史悠久，目前采矿许可证登记的面积并不能真正代表采空区面积，但对以往开采的面积又无法统计，根据裂隙带高度及矿井排水量变化情况，与动储量有关的采空区面积应为首层主采煤层埋藏深度为150m以内的面积。与静储量有关的面积应为目前开采深度所圈定的面积，根据调查统计情况来看，六大煤田山西组、太原组主采煤层开采深度为300m左右。为此，根据勘探资料，统计了全省六大煤田首采煤层埋深150m以内及300m以内的分布面积，见表8-9。
表8-9 六大煤田首采煤层埋深150m分布面积统计表 万m2
3.地下水破坏模数的选取
本课题中选取了潞安矿区五阳矿，西山煤田西峪煤矿进行了典型研究（见后），并根据各煤田调查资料，采用排水量趋于稳定，全排型的762个（井内无采空积水）矿井计算了地下水破坏模数，见表8-10。
4.给水度的选取
砂岩给水度选用典型计算中潞安矿务局五阳矿7303、7305试验工作面的计算结果，
灰岩给水度由于没有试验资料，不能直接计算，但根据钻孔单位涌水量类比给水度：即公式
在全省各煤田选取了7个矿区的太原组灰岩和12个矿区的山西组、石盒子组砂岩的单位涌水量平均值，其结果为：q砂=0.057L/（s·m），q灰=0.078L/（s·m），则
表8-10 采煤破坏地下水动储量模数统计表
