保水开采
论保水采煤问题
论保水采煤问题一、本文概述《论保水采煤问题》一文旨在深入探讨和分析在煤炭开采过程中如何有效保护水资源，实现煤炭开发与水资源保护的双重目标。
文章首先概述了保水采煤的重要性和紧迫性，指出随着煤炭资源的不断开发，水资源受到的威胁日益严重，保水采煤已成为煤炭行业可持续发展的关键问题。
本文将从多个方面对保水采煤问题进行全面分析。
文章将介绍保水采煤的基本概念和原理，阐述保水采煤技术的发展历程和现状。
文章将分析保水采煤面临的主要挑战和困难，包括地质条件复杂、技术难度大、成本高等方面的问题。
在此基础上，文章将提出一系列解决保水采煤问题的对策和建议，包括加强技术研发、完善政策法规、推广先进经验等方面的措施。
文章将总结保水采煤的重要性和实践意义，强调保水采煤对于实现煤炭行业可持续发展和水资源保护的重要性。
文章还将展望保水采煤技术的未来发展趋势和前景，为煤炭行业的绿色发展和水资源保护提供有益参考。
二、保水采煤的理论基础保水采煤，作为一种在煤炭开采过程中尽量减小对含水层影响的采矿方法，其理论基础涉及多个学科领域，包括地质学、采矿工程学、水文学和环境科学等。
在理解保水采煤的理论基础时，我们需要考虑含水层的分布、煤层的赋存状态、开采方法的选择以及地下水动态变化等多个因素。
地质学为保水采煤提供了基础的地质资料，包括含水层的厚度、岩性、分布范围以及水文地质条件等。
这些信息是制定保水采煤方案的重要依据。
在了解含水层的基础上，我们可以更好地预测和评估采煤活动对含水层可能产生的影响。
采矿工程学为保水采煤提供了具体的开采技术和方法。
通过合理的开采布局、采煤方法和顶板管理等技术措施，可以有效地减少采煤过程中对含水层的破坏和扰动。
同时，采煤过程中的排水技术和地下水疏导措施也是保水采煤的重要环节。
水文学和环境科学则为保水采煤提供了关于地下水动态变化和环境影响评估的理论支持。
通过监测和分析采煤过程中地下水的变化规律，我们可以及时发现和解决可能出现的水环境问题。
煤矿开采措施_煤矿开采对环境的综合影响及对策措施
煤矿开采措施_煤矿开采对环境的综合影响及对策措施2、煤矿资源开采对环境的影响（1）对土地资源的破坏和影响。
煤矿资源开发要占用和破坏大量的土地，露天开采必须剥离煤层上覆的土层和岩层，使原来生长在这些土层表面的生物遭到破坏，还将影响矿坑周围动植物的生长。
井工开采将造成地面变形、沉陷，对农田、道路、地面建筑物、地下管线产生危害和破坏。
在煤炭开发、加工过程中将产生大量的固体废弃物，如煤矸石、煤泥、排土场的土石等废弃物，这些废弃物的堆放不仅占用大量的土地，并且对地表下面及附近的土地都有不同程度的污染。
（2）煤矿开采产生的塌陷对环境的影响。
煤炭开采往往会造成大范围的地面塌陷，改变了自然生态环境，破坏了生物生存条件，导致生物量的减少，环境总适宜性降低：也破坏了人文社会环境，改变地表径流和供排水系统及水土养分流失；同时造成地表建筑物变形倒塌，地面防灭火管线的破坏，道路水体的破坏，给居民的正常生活带来极大的危害。
（3）煤矿三废对环境的破坏和污染。
煤矿生产三废是指废石、废水、废气。
废石是指煤矸石，主要来源于岩巷，半煤岩巷硐室掘进和采场局部冒顶、煤层中的夹矸等。
废水主要是采矿废水，由于地下有含水层，开采中就会产生污水，污水通过水泵排出地面就会造成水污染。
废气以采矿废气为主，如以甲烷为主的芳香烃可燃气体和二氧化碳、氮气等窒息性气体，一氧化碳、二氧化硫等中毒性气体。
这些废气物质往往会造成环境的污染和资源的浪费。
（4）煤矿开采对水环境的影响。
大范围的地表塌陷，改变地表径流和供排水系统。
一方面含水层中的水德流失和泄露破坏了水体结构，降低了地表水位标高如山西五阳煤矿周围十多个村范围内地下水位降低了3—8米，影响了环境的可持续发展，引起土地荒漠化甚至气候的变化。
另一方面由于矿山开采以及煤炭的洗选加工所产生的废水排放，不仅影响居民的身体健康，甚至会造成大范围的环境问题，如宁夏大武口洗煤厂煤泥池中沉淀后的废水漫流排放，形成约2平方千米的煤泥沼泽，悬浮物含量高达10-30克每升。
浅析采矿工程中的绿色开采技术
浅析采矿工程中的绿色开采技术摘要：在随着我国社会经济和科学技术持续的发展下，也为了进一步提高采矿工程开发的水平，必须扩大了采矿开采的深度以及开发规模，但同时也对自然生态环境造成严重破坏。
为了减少污染且，相关企业必须了解绿色开采技术，要积极研究并运用煤矿绿色开采技术。
基于此，本文主要探讨绿色开采技术的价值，然后通过对常见的绿色开采技术进行应用分析。
关键词：采矿工程；绿色开采技术；应用引言当前，我国社会经济发展依然无法脱离采矿能源支持，一旦采矿能源无法稳定供应，将严重影响人们的生产生活，因而切实保障采矿开采效率非常关键。
新时代，我国采矿产业供应链正在不断完善，在对各行业发展起着重要作用的同时，也对采矿行业的未来发展提出了更高的标准和要求。
立足于实际，采矿能源开采过程中仍然存在一些问题，尤其是其对于环境的污染和破坏已成为当前亟需解决的重点难题。
为贯彻落实可持续发展理念，真正实现绿水青山就是金山银山，在开采过程中必须重视应用绿色开采技术，并且借助对于采矿绿色开采技术的宣传、介绍以及推广应用，使其不仅能为实现合理开发现有采矿能源提供先进的技术支持，也能为与节约能源和保护生态环境等工作之间形成统筹协调的良好局面创造有利条件。
1采矿工程绿色开采技术的概念采矿工程绿色开采技术是指在开采煤炭的过程中为遵循可持续发展原则和生态规律，尽量避免造成环境污染和生态破坏而使用的具有环保性、高效安全性、可持续性，且能将生态、资源和经济效益三者结合起来的一种采矿工程开采技术。
相较于传统采矿工程开采技术，煤矿绿色开采技术具有以下几个更深层次的内涵和特点：1)采矿工程绿色开采技术要求从广义角度重新审视煤、瓦斯、地下水、矸石及废土、废石、废渣等一切资源，通过制定合理的方案对这些资源进行再利用，以实现资源的最大化利用，同时减少资源浪费和环境污染。
2)采矿工程绿色开采技术要求从源头减少乃至消除对环境造成的破坏。
具体来说，就是在开采过程中确保开采范围内水流动与循环不受影响，且科学合理地回收并处理瓦斯等有毒气体和酸性废气，从源头减少安全隐患。
煤矿的特殊开采3-3_承压含水层上保水采煤技术
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1 2 3
Ⅲ 承压水导升带
四、承压含水层上采煤的理论依据
2.底板突水的“下三带”理论——底板采动导水破坏带
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γ H Ⅰ 底板采动导水破坏带 Ⅱ 阻水带
煤层底板岩层受采动影
响而产生的采动导水断裂 范围 由沿层面和垂直于层面 的裂缝形成
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1 2
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Ⅲ 承压水导升带
采煤工作面长度、采煤方法、煤层厚度、开采深度、顶 底板岩性及结构通过影响前支承压力而影响底板采动导水
破坏带深度。
四、承压含水层上采煤的理论依据
2.底板突水的“下三带”理论——底板采动导水破坏带
（1）采煤方法
采煤方法对底板破坏深度的影响主要表现在是增大还
是减小直接顶和基本顶的悬顶距和冒落面积。顶板悬顶 距越大，超前支承压力峰值越大，对底板破坏越严重。
四、承压含水层上采煤的理论依据
2.底板突水的“下三带”理论——底板采动导水破坏带
五、承压含水层上采煤技术措施与工程实例
2.承压含水层上断层防水煤柱留设——经验方法
在许多矿区，采用经验公式来设计断层煤柱的合理尺寸取得 了成功。如肥城矿业集团对断层煤柱的留设采用了如下方法： （1）上组煤 对落差大于或等于30m的断层，在断层两侧各留30m的煤柱； 对落差小于30m的断层不留煤柱。 （2）下组煤 对落差大于或等于30m的断层，两侧各留50m的煤柱；对落差 20~30m的断层，两侧各留30m的煤柱；落差在20m以下的断层 一般不留煤柱。
位于煤层底板采动导水 破坏带以下、底部含水体 以上具有阻水能力的岩层
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γ H Ⅰ 底板采动导水破坏带 Ⅱ 阻水带
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绿色开采技术详解
第一节 保水开采技术
一、开采对地下水分布的影响 1、地下水的来源与分类 1）地下水的来源 矿井水来源于地表水和地下水，主要是雨水。 地表水主要是指矿区附近地面的江河、湖泊、 池塘、水库、废弃的露天坑、塌陷坑积水以及雨水 和冰雪融化汇集的水。 地下水主要是指含水层水、断层裂缝水和老空 积水。这些水源可能从各种通道和岩层裂缝渗透进 入矿井，是主要水源。
（二）推广煤巷锚网支护技术 （三）矸石利用
矿井开拓布置方式
“全煤巷”采区巷道布置方式
邢东煤矿井下巷道矸石充填应用实例
（一）充填方法 1、带式输送充填 2、巷道注浆
（二）矸石充填系统经济效益分析 1、矸石山排矸系统经济分析 2、矸石充填系统经济效益 3、经济效益分析
矸石充填系统示意图
第四节 矿区废弃地生态修复技术
充 填 开 采
充填开采
条带开采
协调开采
“采一注一跳采”三步法开采
三 、建筑物和土地的保护措施
（一）变形缝 1、变形缝的作用 2、设置变形缝的位置 3、变形缝宽度的确定
（二）钢拉杆
1、钢拉杆的作用 2、钢拉杆的设置
（三）钢筋混凝土圈梁
1、钢筋混凝土圈梁的作用 2、钢筋混凝土圈梁的设置
1）、实施不同煤层搭配开采 2）、取消岩石集中巷
4、沿空留巷
煤矿肩上的重负---矸石山
二、采掘工艺
（一）采煤工艺 1、加大采高，煤层全厚开采 2、煤岩分采 3、留顶（底）煤开采
（二）掘进工艺 1、分掘分运 2、宽巷掘进，矸石充填
加大采高，煤层全厚开采
煤岩分采
分掘分运
宽巷掘进，矸石充填
三、井下矸石充填技术
“绿色开采”
“绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿 色工业的原则，形成一种与环境协调一致的，努 力去实现低开采、高利用、低排放”的开采技术。
绿色开采的概念与技术体系
绿色开采的概念与技术体系作者：钱鸣高绿色开采技术的主要内容包括:保水开采，建筑物下采煤与离层注浆减沉，条带与充填开采，煤与瓦斯共采，煤巷支护与部分研石的井下处理，煤炭地下气化等。
另外，岩层控制的关键层理论为绿色开采研究提供了一个理论平台。
党的十六大报告明确提出“走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子”。
因此，必须充分考虑我国资源相对短缺，环境比较脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节约、环境友好的新型工业化发展道路。
近期提出的循环经济是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重构经济系统。
将经济活动高效有序地组织成一个“资源利用－绿色工业－资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程，保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的影响和破坏减少到最低限度。
它不同于传统经济的高开采、低利用、高排放”，而是要达到“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标。
对矿业来说就是要实现绿色矿业”，其核心内容之一就是要实现绿色开采”。
“绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则，形成一种与环境协调一致的，努力去实现低开采、高利用、低排放”的开采技术。
矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，开发建设后，人为活动便使环境发生巨大的变化，由此形成了矿区独特的生态环境问题，如造成农田及建筑物破坏、村庄迁徙、矸石堆积，河川径流量减少、地下水供水水源干枯，在地面导致的土地沙漠化，矿物内的有害物质流入地下水中等。
我国目前的煤矿生产是在以下两种情况下进行的:一是生产成本不完全，如投入不足;技术装备落后;安全设施欠账;工人工资太低。
二是相关费用支付不全，如矿产资源费及植被恢复，地面塌陷与水损失，污染治理等。
提出并形成绿色开采技术是为了正视开采对环境造成的影响和破坏，以便提出必要的对策并对政府提出必要的政策建议。
煤炭开采形成的环境问题主要有:①煤炭开采对土地资源的破坏损害，以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。
煤矿区保水开采技术实践分析
煤矿区保水开采技术实践分析摘要：随着经济的发展，煤矿的开采已经成为一个必不可少的行业。
为了保证煤矿开采的效率以及对环境的保护，保水开采技术已经成为煤矿开采的重点研究对象之一。
本文以某煤矿为例进行保水开采的实践探讨，从地质勘探、水文地质、柱状岩体稳定性等多个方面，探究保水开采技术的应用方法和其在实践中的效果。
关键词：煤矿、保水开采、地质勘探、水文地质、柱状岩体稳定性正文：1. 前言目前，煤矿开采已经成为我国经济发展的重要产业，然而在煤矿开采过程中，常常会遇到水文地质问题，如洞口易受水淹、采煤方案设计受水文条件制约等。
因此保水开采技术已成为矿业发展的重要研究方向之一。
本文将以某煤矿为背景，介绍保水开采的应用方法和效果。
2. 煤矿地质勘探在煤矿开采过程中，地质勘探是非常重要的。
在本煤矿勘探过程中，对水文地质进行了详细的勘探，还进行了柱状岩体稳定性分析。
结果表明，该煤矿存在一些缺陷：（1）煤层内含水量较高，且地下水位埋深较浅。
（2）煤层与覆岩层之间存在隆起和凹陷，岩体不稳定，易发生塌陷。
3. 保水开采应用技术为解决上述问题，本煤矿采用了多种保水开采应用技术，包括钻孔注浆、井下泵站、地表排水等。
（1）钻孔注浆：通过钻孔方式进入煤层中注入固化材料，产生B5-30固化液，保持煤层的稳定性，并能制止地下水的涌出，保护煤岩体。
（2）井下泵站：在煤矿井下设置泵站进行抽水，保持井下水位稳定。
（3）地表排水：采用竖向排水井或水平排水井，通过排水管道将地下水引流出煤矿场。
4. 保水开采效果经过实践证明，本煤矿采用的保水开采应用技术非常有效。
通过钻孔注浆、井下泵站等技术的应用，成功地保护了煤岩体，维持了井下水位的稳定。
同时，通过地表排水的方式，成功地将煤矿井下的地下水引流出去，有效地维护了地下环境的稳定。
5. 结论保水开采技术在煤矿开采中的应用探讨，对煤矿开采的长期稳定和维持地下环境的安全具有重要意义。
同时，在实践中应注意细节的处理，特别是地质勘探的准确性和技术应用的差异性，以确保技术的有效应用和效果的实现。
《保水开采技术》课件
在矿区开采过程中，部分土地会受到破坏，无法再用于农业生产或其他用途。保水开采技术可以在开采过程中采 取措施，减少对土地的破坏，并在开采结束后进行土地复垦和再利用，使土地资源得到充分利用。
城市地下空间开发
总结词
保水开采技术可以为城市地下空间开发 提供技术支持，促进城市地下空间的合 理利用和城市的发展。
平硐开拓法
在矿床地面水平或倾斜挖掘平 硐，作为矿床开拓的主要通道 。
斜井开拓法
在矿床地面斜向挖掘斜井，作 为矿床开拓的主要通道。
联合开拓法
结合竖井、平硐和斜井开拓法 的优点，综合运用多种开拓方
式。
保水开采的采矿方法选择
空场采矿法
将矿块划分为矿房和矿 柱，先采矿房后采矿柱 ，采空区用尾砂、废石
等充填。
保水开采技术的主要目的是在采煤过程中保持地下水水位稳 定，避免因采煤导致地下水资源的枯竭和地面塌陷等环境问 题。
保水开采技术的原理
保水开采技术的原理是通过采煤工艺和地面、地下水资源的保护措施，减少采煤 对地下水的影响，保持地下水水位稳定。
在采煤过程中，通过控制采煤工作面的推进速度、采高、开采顺序等参数，减少 采空区对地下水的破坏，同时采取地面注浆、帷幕截流等措施，防止地下水资源 的流失。
保水开采技术对环境保护的意义
意义一
保水开采技术可以有效保护地下水资源，避免开采过程中的水体 污染和资源枯竭。
意义二
保水开采技术可以减少地表沉陷和塌陷等地质灾害的发生，降低 对地面建筑、道路和农田的影响。
意义三
保水开采技术可以促进矿区生态修复和恢复，改善矿区环境质量 ，提高生态系统的稳定性和可持续性。
湿式充填技术
利用尾砂、废石等制作成浆体进行充填，适 用于深部矿体的开采。
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保水开采
班级：采矿2014级1班姓名：阮泽宇学号：01140041
摘要：保水开采的概念包括下列三个层次的内涵：首先要避免才没工作面的突水事故，实现工作面安全高效开采；其次，采取技术减少采煤对地下含水层的破坏程度，保护地下水资源；第三，要对矿井疏排水进行资源化利用，一定程度上实现“煤水共采”，同时对采煤破坏的含水层进行恢复和再造。
本文通过举例介绍部分保水开采的方法。
1.浅埋煤层保水开采岩层控制实例
我国西部浅埋煤层保水开采的核心理念是保护生态水位，保水开采岩层控制的理论基础是隔水层的稳定性。
基于陕北浅埋煤层煤水赋存条件，通过物理模拟和地裂缝实测分析，揭示了浅埋煤层隔水岩组的“上行裂隙”和“下行裂隙”发育规律，发现了“上行裂隙”和“下行裂隙”的导通性决定着隔水岩组的隔水性。
通过理论分析，给出了“上行裂隙带”发育高度和“下行裂隙带”发育深度的计算公式，建立了以隔水岩组厚度与采高之比( 隔采比) 为指标的隔水岩组隔水性判据。
据此，提出了保水开采分类方法，基于神府矿区条件给出了分类指标范围。
保水开采分类
覆岩隔水岩组的厚度、性质和采高不同，隔水岩组的稳定性不同。
根据隔采比指标对保水开采进行分类，有利于从宏观上确立对应的开采方法。
(1) 自然保水开采类。
采用一次采全高长壁开采方法，隔水岩组位于弯曲下沉带并保持隔水性，称为自然保水开采类。
神府矿区基岩的导水裂隙带高度一般为18 ～ 28 倍采高，取上限 28 倍; 下行裂隙深度取 2 倍采高，代入( 4) ，则神府矿区自然保水开采的条件为Gc ≥ 28M + 2M + ( 3 ～ 5) M = ( 33 ～ 35) M即，有效隔水岩组为黏土层( 或基岩) 时，隔水岩组总厚度超过 33( 或 35) 倍采高才能实现自然保水开采。
对于神府矿区厚度为 10 m 的厚煤层，如果采用放顶煤开采，则隔水岩组厚度必须大于 330 ～ 350 m 才能实现自然保水采。
显然，大部分工作面不能满足自然保水开采条件。
(2) 限高保水开采类。
当隔水岩组厚度介于18 ～ 33 倍采高时，上行裂隙一般不会导通隔水岩组，隔水岩组的隔水性处于安全～临界安全状态。
此类区域，可以通过限制一次采高的分层开采或协调开采等方式，控制裂隙带发育高度，实现保水开采，称为限高保水开采类。
如果按照采高 3 m 计算，隔水岩组厚度为54 ～99 m 属于限高保水开采类; 采高为 5 m 时，隔水岩组厚度处于 90 ～165 m。
神府矿区的大部分区域属于此类。
榆树湾煤矿采用限高 5. 5 m 分层开采 11 m 厚的煤层，取得了保水开采的成功。
(3) 特殊保水开采类。
如果隔水岩组很薄，采动后隔水岩组完全处于垮落带或裂隙带，采动将导致隔水岩组完全破坏，需要采取充填开采等特殊开采方式实现保水开采，称为特殊保水开采类。
陕北神府煤田的煤层覆岩一般属于中硬—坚硬顶板，为了工程安全取其上限，按照坚硬的板考虑，则导水裂隙带发育高度将超过 18 倍采高。
采用长壁全部垮落法开采，采高为 3 ～ 5 m 时，隔水岩组厚度小于 54 ～ 90 m 的区域，属于特殊保水开采区。
对于此类区域，可采用采空区条带充填，实现保水开采。
根据研究，对于神府矿区特殊保水开采条件，充填 20%左右可实现 75%左右的地表减沉效果。
关于条带充填保水开采的隔水岩组稳定性判据及具体充填参数确定，见文献［27－28］。
结论
（1）浅埋煤层工作面开采后，顶板隔水岩组的隔水性主要受“上行裂隙”和“下行裂隙”影响。
上行裂隙为自下而上发育的导水裂隙，下行裂隙为隔水岩组上表面产生的自上而下发育的拉伸裂隙。
最大的上行裂隙和下行裂隙都位于开采边界附近。
（2）“上行裂隙带”和“下行裂隙带”在隔水岩组内的导通性决定着隔水性，其主要影响因素是采高、隔水岩组的厚度和性质。
隔水岩组与采高之比，即隔采比，是隔水岩组隔水性的主要指标。
（3）隔水岩组的“上行裂隙”发育高度和“下行裂隙”发育深度都与采高成正比，合理限制一次采高可以控制裂隙带发育高度，提高隔水岩组稳定性。
（4）基于隔采比建立了隔水岩组隔水性判据，将保水开采主要分为自然保水开采类、限高保水开采类和特殊保水开采类 3 种类型。
对于神府矿区，隔采比大于 35，属于自然保水开采类; 隔采比小于 18，属于特殊保水开采类; 隔采比介于 18 ～ 35，属于限高保水开采类。
（5）采取合理的开采布置和顶板控制措施降低隔水岩组采动裂隙发育程度，充分利用裂隙弥合性质，可以实现经济的保水开采。
2.基于充填采煤的保水开采理论与实践应用
针对煤矿开采导致矿区水资源环境破坏的严重问题，根据矿区顶板含水层赋存特征，提出基于充填采煤的保水开采理论和技术。
运用充填采煤顶板运移规律和控制机理，构建了充填采煤顶板含水层稳定性的力学模型，并得出了顶板含水层稳定性的边界条件，运用相似模拟试验分析验证了充填采煤对顶板含水层的保护机理及作用。
研究结果表明：顶板稳定隔水层下沉量包括充前顶板下沉量、充后顶板下沉量和直接顶岩体特性下沉量，其破断的边界条件为ｈｂ≤Ｈｂ；随着密实充填率的增大，顶板稳定隔水层下沉量减小。
通过对邢台煤矿充填工作面现场实测进行分析，发现应将充填体的密实充填率提高到６８％以上，才能保证顶板含水层的完整性。
结论
（１）以传递岩梁理论为基础，构建稳定隔水层采动沉降结构力学模型，得到稳定隔水层稳定边界条件为ｈｂ≤Ｈｂ，即ｈｂ＝Ｈｃ－（Ｈｃ－Ｕ１－Ｕ３）ｋｂ≤ｈｃｏｓ（ｔａｎ－１γ）＋ｑβｌ２０（ｋＡ－１）
（２）由相似模拟试验得出，随着充填体充填率及密实度的提高，顶板下沉量逐渐减小，充填体的密实度和充填率是决定含水层保护效果的两个重要影响因素，提高充填率和密实度，可以有效实现保水开采。
（３）以邢台煤矿充填工作面进行现场实测，在降低充填率和密实度条件下，顶板矿压显现明显增强，影响范围随之增大。
在进行充填采煤时，应将充填体的密实充填率提高到６８％以上，才能保持顶、底板含水层稳定，最大程度地减小对顶板含水层的扰动破坏。
参考文献
黄庆享．浅埋煤层保水开采岩层控制研究［J］．煤炭学报，2017，42( 1) 。
刘建功，赵利涛．基于充填采煤的保水开采理论与实践应用［Ｊ］.煤炭学报，2014，39（8）。