冶金行业管理 02 潘谢矿区西
淝河泥河济河港河水体下安全开
采可
有效利用，开展能源基地开发建设、解放和保护煤炭资源，
统筹考虑水系治理与资源利用等关系研究，是落实科学发展观的
具体体现，符合国家建设节约型社会、全面建设小康社会、构建
和谐社会的发展战略。
目前西淝河、泥河、济河及港河等水体下共压覆淮南矿业集
团公司煤炭地质资源 万吨，影响矿区张集矿、谢桥矿、
顾北矿、潘一矿及潘三矿等主力矿井开采。为能保证国家大型煤
电基地的开发建设，保障淮南矿业集团上述主力矿井的产能及采
场接替的稳定，最大限度地解放等水体下的煤炭资源，提高煤炭
资源回采率，促进地方经济发展，落实科学发展观，全面建设小
康社会，对西淝河、泥河、济河及港河等水体下煤炭资源进行开
采是十分需要的。
淮南矿业集团自 20 世纪 60 年代至今，历经 50 多年，积累
了淮河河床下、淮河大堤下采煤的成功经验。截止 2011 年，在
淮河下、六坊堤下和西淝河下累计采煤达 8000 万吨，既回收了
煤炭资源，又确保了河流的安全。事实证明，淮南矿业集团在淮
河堤下采煤的理论研究和积累经验的基础上，形成了符合淮南矿
区实际和具有自己特色的建筑物下、水体下、铁路下（称“三
下”）采煤技术，已具备“三下”采煤的能力。
为统筹防洪与采煤，释放水体下煤炭资源，增加我省煤炭有
效储备，提高煤矿企业效益，淮南矿业集团开展了西淝河、泥河、
济河、港河水体下安全开采项目的可行性论证工作，并委托我院
编制《潘谢矿区西淝河、泥河、济河、港河水体下安全开采可行
性研究报告》。
一、项目基本情况
企业概况
淮南矿业(集团)有限责任公司，是由原淮南矿务局改制而成
的国有独资公司，是全国 500 家大型企业集团和安徽省 12 家国
有重点骨干企业之一，以煤炭、电力，房地产为主业，兼营机械、
化工、环境开发等。淮南矿区是全国 13 个亿吨级煤炭生产基地
和 6个大型煤电基地之一，先后被列为国家第一批循环经济试点
单位，中华环境友好煤炭企业，全国煤矿瓦斯治理先进单位，国
家创新型企业试点单位，安徽省高新技术企业，安徽省人才工作
先进单位。2010年中国企业 500强，淮南矿业集团位列第 183位。
2011 年中国企业 500 强，淮南矿业集团位列第 159 位。2012 年
中国企业 500 强，淮南矿业集团位列第 153 位。集团公司确立
“十二五”目标是投入千亿元以上，建成年销售千亿元以上、资
产规模千亿元以上的新型能源企业。到 2015 年煤炭产量达 1 亿
吨以上，电力权益规模突破 1500 万千瓦，缴纳税费 120 亿，资
产总额 1500亿。
淮南煤田是中国黄河以南、特别是中国东南地区资源条件最
好的煤田，也是规模最大、最后一块整装煤田！远景储量 444亿
吨，国家批准的总体煤炭资源量 285 亿吨，占安徽省的 75%、
华东地区的 50%。具有低硫、低磷、高挥发、高发热、富油等特
点，是理想的动力煤和煤化工原料，被誉为绿色能源、环保煤。
瓦斯赋存总量达 5928亿 m3。
淮南煤矿素有“华东工业粮仓”之称，地理位置优越，交通
运输便捷。矿区自营铁路与国铁阜淮和淮南线相接，向东 60km
经蚌埠可达京沪线各站，西 30km 经阜阳可达京九线各站，南
100km 经合肥可达合九线各站，或经合肥至芜湖可延伸到宣杭线
和皖赣线各站。水路可沿淮河向东经洪泽湖进入长江。铁水联运
可由淮南线到达芜湖港裕溪口码头，也可由京沪线到达南京港浦
口码头，换装江轮直达沿江各地。
上世纪 60 年代，淮南煤矿以其千万吨大局的实力，成为当
时闻名全国的五大煤矿之一。上世纪 90 年代，淮南煤矿成为全
国煤炭采选业利税 10强企业之一，连续被评为工商银行“AAA”
级信用企业，被国家确定为重点支持的 300家“双保”企业，连
续 7年入围全国最大 500家工业企业。
自 2003 年起，淮南矿业集团审时度势，抢抓机遇，确立了
“建大矿、办大电、做资本”的发展战略和“一切为了发展、一
切为了职工”的企业宗旨，以建设全面小康、绿色环保、科学管
理、文明和谐的新型能源基地为目标，企业进入快速、健康发展
时期。
2004 年，集团公司上报了《淮南潘谢矿区总体开发规划》，
经中咨公司专家组评估，国家发改委以发改能源〔2004〕2301号
文正式批复，同意矿区总体规划指导思想和开发建设原则，矿区
划分为 17 个井田和一个后备区，-1500m 以上建设总规模可达亿
吨。
2011 年淮南矿业集团生产原煤 6751 万吨，上网电量 153 亿
千瓦时，电力权益总规模 1192 万千瓦，是省内权益规模最大的
电力企业。销售收入 356亿元，上缴税费 亿元，资产总额
亿元。目前淮南矿业集团已经成为安徽省煤炭规模、电
力权益规模、房地产规模最大的企业。
目前企业现有 11对生产矿井，2个均股煤电公司（下设 2个
煤矿和 2个电厂），年煤产量 7100万吨，独资电厂 3座，参股均
股电厂 14 家。资产总额 1280 亿元。现有职工 万人，其中
管理人员和专业技术人员 14092人，高级技术职称 919人，中级
技术职称 2436人，享受国务院政府津贴 29人，工程院院士 1人，
国家突出贡献专家 1人。管理团队有着干事创业的胸襟，有着灵
活的管理机制，具有较强的组织管理和项目实施的能力。
近年来，淮南矿业集团始终将技术创新作为实现企业腾飞的
两大翅膀之一，在建设新型能源基地中，用技术创新化解各类风
险，加大科技投入，以发展中遭遇的难题作为课题，并以此为平
台加快科技人才队伍建设，企业自主研发和创新能力急剧增强。
自 2005 以来，煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、深部煤炭开采
与环境保护国家重点实验室、煤矿生态环境保护国家工程实验室
等 3大国家级实验室落户淮南矿业，淮南矿业“十二五”期间致
力建设的中国煤矿工程技术研究院所需的“一心”(煤矿瓦斯国
家工程中心）“两室”(深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室、
煤矿生态环境保护国家工程实验室）等 3个国家级平台全部搭建
完毕。淮南矿业集团还被安徽省政府命名为安徽高新技术企业。
2010年在国家科技部、国务院国资委、中华全国总工会联合
公布的第四批创新型试点企业名单中，淮南矿业集团榜上有名，
成为安徽煤炭行业首次获此殊荣的企业。
在科技兴煤方面，公司大力推进企业技术进步，加快新区现
代化矿井建设和老区技术改造。在瓦斯综合治理、采煤方法改革、
井巷掘进和支护、深厚表土层建井技术、“三下”采煤等方面取
得了明显成效，形成了一套适合淮南矿区复杂条件的快速建井、
安全生产和高产高效的核心技术，为矿区的可持续发展奠定了基
础。近五年来，先后获国家级科技进步奖 13 项，获省部级科技
成果奖 140 多项，获国家专利 60 多项。技术团队具有持续创新
能力。
现有 13 对生产矿井中除顾桥矿、潘北矿为高瓦斯矿井外其
余矿井均为煤与瓦斯突出矿井，2012年集团公司各矿瓦斯涌出总
量高达 3～
6个月，实际开采中，最短发火期仅 20天左右。各矿井煤尘均有
爆炸危险。潘谢矿区矿井地温普遍较高，目前最大开采深度已达
900m左右，出现了一些高温工作面，少数采掘工作面气温已达到
34℃以上。煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为主，煤层底板多为泥岩，
煤层顶板的抗压强度低，易垮落。泥岩、砂质泥岩遇水膨胀，巷
道变形严重，复修率高。
“十二五”期间，企业将继续调整产业结构、转变增长方式，
以煤、电、房地产三大主业为支撑，立足淮南本土，走出去，向
南积极参与皖江城市带承接产业转移示范区建设，向北参与西部
煤炭资源开发，同时沿产业链、供应链、价值链延伸发展，做大
做强包括煤炭贸易在内的物流、金融等产业，更加注重技术创新、
生态环境和民生。规划“十二五”期间，投入千亿元以上，建成
资产总额千亿元、年销售收入千亿元的国家级大型能源企业，成
为华东地区乃至黄河以南最大的煤电能源企业，在区域经济社会
发展中发挥更加重要的能源保障作用。
资源赋存及开采条件
构造特征
淮南煤田位于秦岭纬向构造带南亚带的北缘，东与华夏构造
郯城——庐江断裂呈截接，西连周口凹陷，西南与淮阳山字型脊
梁柱反接，北接蚌埠隆起，南邻合肥凹陷.
淮南煤田为一复向斜构造，受秦岭纬向构造带南北压应力的
挤压作用，促使淮南复向斜主体构造形迹呈近东西向展布，并在
复向斜南北两翼发育了一系列走向压扭性逆冲断层，造成复向斜
两翼的迭瓦式构造，致使部分地层直立倒转。
由于压应力自北向南挤压，各部位受力程度的差异，促使复
向斜南翼八公山区向南凸出，八公山以东舜耕山走向近东西，八
公山往西走向转为北西，形成向南凸出的淮南弧形构造。自北向
南的压应力受到南部合肥凹陷的阻挡，随着褶皱产生的舜耕山逆
掩断层组成的迭瓦状构造的影响，使东部舜耕山区表现为以向南
倒转的单斜构造，地层由东往西由倒转逐渐扭曲为向北东正常倾
斜的单斜地层，倾角 20°左右，至孔集西部，浅部地层直立，深
部倒转而又转为正常倾斜之反“S”形褶曲。往西地层走向又由
北向西逐步转为近东西向。复向斜北翼为一向北倾斜的上窑—明
龙山—尚塘集逆掩断层切割，掩盖了复向斜北翼的面貌。
区内断裂大致可分二组，其一是随着褶曲的形成，发育一组
走向逆断层，其二为一组为郯城—庐江断裂带大致平行的北北东
向低序次横切正断层，它一般切割东西向构造。走向逆断层主要
有阜阳—舜耕山逆断层、阜凤—陆塘逆断层、上窑—明龙山—尚
塘集逆断层、耿村—朱集逆断层、丁集—潘集北部逆断层等。横
切正断层主要有武店断层、新城口—长丰断层、颖上—陈桥断层、
口孜集—南照集断层、阜阳断层等。断层一般向西倾斜，构成由
东向西之阶梯状构造，将淮南煤田分割成几个断块。
复向斜内部为一系列次一级宽缓的褶曲构造。主要有陆塘背
斜、谢桥—古沟向斜、陈桥—潘集背斜、尚塘—耿村集向斜和唐
集—朱集背斜等。
其中，陈桥—潘集背斜是复向斜内部隆起幅度较大的背斜构
造，由于背斜沿隆起的幅度不同，形成了煤系地层的走向变化。
西部口孜集—谢桥地区，地层走向近东西，往东至张集、顾桥地
区，地层走向急转为北东向，甚至于南北向，到了丁集以东又转
为北西西向。北翼倾角稍大，一般 25°左右，局部较陡，达 45～
60°，南翼倾角较小，一般 10～15°。沿走向和倾向有波状起伏，
形成小型鞍部和局部地区的小型向背斜构造。沿走向东西两端逐
渐倾伏，为一不对称的宽缓倾伏背斜。组成背斜轴部地层除陈桥
和潘集一带为寒武系和奥陶系外，均为二迭系煤系地层。区内松
散层厚度为 140～720m，一般为 300～500m，有由东往西、由南
往北逐步增厚的规律。背斜西部谢桥、顾桥地区，发育有第三系
红色地层，不整合于二迭系煤系石千峰红色地层之上。
淮南煤田岩浆岩不甚发育，主要侵入在潘集背斜西段的南翼，
有小型岩脉和岩床侵入石炭纪和二迭纪煤系的下部，主要对 1煤
层至 11 煤层有不同程度的影响，使煤层局部被岩浆岩吞蚀变为
天然焦，岩浆岩厚度为 ～，一般由东往西变厚、翼部
厚，向深部和背斜轴部逐步变薄至尖灭。岩性主要为细晶岩、煌
斑岩等。
煤系地层特征
淮南煤田含煤地层为石炭、二迭系。石炭系含煤 1～10层，
大部分不可采且不稳定，仅局部地区中下部煤层稍厚(在临界可
采厚度左右）。故非本区主要勘探对象。二迭系的山西组、下石
盒子组和上石盒子组为本煤田主要含煤地层，总厚度为 960米。
共分成八个层段(七个含煤段，一个非含煤段），其中山西组一个
含煤段，下石盆子组二个含煤段，上石盒子组分四个含煤段及顶
部一个非含煤段。非含煤段是，由灰色、紫红、砖红、灰紫、灰
绿色的花斑状泥岩、砂质泥岩及各级粒度的砂岩类组成。其中夹
有灰、浅灰色及灰白色泥岩及砂岩类薄层。底部及中上部常见有
石英砂岩(或相变为砂岩中含砾石），底部可偶见有植物化石碎片，
非含煤段厚度在 270米左右。
兹将各含煤段从下到上分述之：
1、山西组(P1sh）
第一含煤段，厚度 70 米左右。下部以粉砂岩及海相泥岩类
为主夹薄层中砂岩及 1～2 层菱铁薄层(局部相变为砂泥岩互层
及菱铁结核），中下部含煤 1～3层，其中 1煤层和 3煤层厚而较
稳定，2 煤层仅发育在八公山区，一般都不可采，大多与 1 煤层
或 3煤层含并。上部以砂岩和粉砂岩为主夹泥岩，层面上含较多
云母片。1煤层和 3煤层在潘集地区局部受火成岩(细晶岩，煌斑
岩等）侵入影响，厚度变薄或被吞蚀，部分成天然焦，而且在局
部地区有被冲刷的现象。
2、下石盒子组(P1x）
1）第二含煤段，厚度 127 米左右。由深灰、灰、浅灰、灰
白色泥岩类和砂岩类组成，本段含煤最多(从 4-1 煤层到 9-2 煤
层），有 9～12 层，大部分为可采或局部不可采煤层，且往往两
两一组成对出现，本段 8 煤层顶(或 9 煤层顶）及 5 煤层上常发
育一厚层灰和灰白色中砂岩(有时相变为砂泥岩互层或石英砂
岩），距 4-2煤层下 12米左右全煤田普遍发育一套铝土岩(或铝质
泥岩）与花斑状泥岩(均含鲕粒）的共生组合。底部发育一层 4～
12米厚的含砾中粗砂岩(相当于路驼钵砂岩层位），均为本煤田主
要标志层，而后者底板亦为下石盒子组与山西组的分界层。在潘
集地区 4、5、8煤层局部被火成岩吞蚀或受其侵入变质为天然焦。
富含植物化石。
2）第三含煤段，厚度 88米左右。底部普遍发育一厚层灰白
色中砂岩(有时为石英砂岩）作为与第二含煤段的分界。下部以
灰白色、浅灰色砂岩类为主夹泥岩类簿层，上部以灰色、深灰色
泥岩类为主夹灰白色砂岩。含煤 4层(10煤层至 11-3煤层），11-2
煤层稳定可采。在 11 煤层附近的泥岩类中常发育大小不一的鲕
粒。11-2煤层在潘集地区局部被火成岩侵入变质成天然焦。富含
植物化石。
3、上石盒子组(P2s）
1）第四含煤段，厚度 105 米左右。由灰、深灰色粉砂岩及
泥岩夹细中砂岩薄层组成。底部常发育一层灰白色中砂岩（局部
为石英砂岩），偶见冲刷现象，是上下石盒式子组分界层，下部
上部均分别有 2～3 层花斑状泥岩(有时含鲕粒），是全煤田主要
标志层之一，含煤 5 层(12 煤层至 15 煤层），13-1煤层是全区厚
而稳定的主要煤层。在 13煤层与 14煤层之间的砂岩类及泥岩类
中，常见有大小不一的姜状、瘤状菱铁结核。
2）第五含煤段，厚度 60米左右。由灰、浅灰、灰绿色砂岩
为主夹粉砂岩及泥岩类组成，含煤 4～6层(16煤层与 17煤层），
多不稳定，且煤质变差，仅 16-1煤层，17-1煤层局部可采。煤层
中常见中细砂岩或构成明显的砂泥岩互层，具缓波状层理和混浊
层理，层面上含较多的白云母片。
3）第六含煤段，厚 86米左右。由灰、深灰、灰绿、青灰色
粉砂岩、砂岩类夹泥岩类组成。含煤 4～5 层（18-1煤层至 21 煤
层），均不稳定，且煤质差，除 18-1煤层和 19煤层局部可采外，
多为炭质泥岩、含炭泥岩替代。在 20煤层、19煤层及 18-2煤层
的顶部常见有薄层燧石层，18-1煤层底板及其下分别有一层铝质
泥岩(有时含鲕粒）及花斑状泥岩薄层，为本煤田上部含煤段的
主要标志层。
4）第七含煤段，厚 154 米左右。由灰、深灰色、少数青灰
色粉砂岩、砂岩及泥岩类组成。含煤 5 层(22 煤层至 26 煤层），
煤层薄，极不稳定，仅 23 煤层、25 煤层局部可采。煤质差，常
为炭质泥岩、含炭泥岩替代。22煤层下部常见一层花斑状泥岩。
煤层赋存情况
二迭系含煤地层中，共含煤 36 层，总厚度为 米，含
煤系数为 %，有稳定可采煤层、较稳定局部不可采煤层及不
稳定局部可采煤层共 18 层，可采煤层厚度为 米。煤层厚
度情况见表 。
其中：稳定煤层三层：8、11-2、13-1煤层，全区可采。较稳
定煤层七层：1、3，4-1、4-2、5-1、6-1、7-1煤层，局部不可采。
不稳定煤层八层：6-2、7-2、10、11-1、14、16-1、17-1、23煤层，
局部可采。其他均为极不稳定煤层。
稳定煤层和较稳定煤层是本区主要可采煤层，其特征见表
。
开采技术条件
矿区为高瓦斯煤层群开采的矿区，开采地质条件极其复杂，
煤与瓦斯突出危险性严重，是国内高瓦斯、煤层群开采、复杂地
质条件矿区的典型代表。
1、地质构造
地质构造极为复杂，现已发现 50m 以上特大断层 83 条，落
差 5m以上断层 4900条，局部伴有岩溶陷落柱、火成岩、新地层
构造及层滑、冲刷、薄化等地质现象。
2、水文地质条件
表 淮南煤田可采煤层表赋存情况一览表
煤层名称 16-1 13-1 11-2 8 7-2 7-1 6-2
煤层
厚度
最小～最大
平均
0～
～
0～
～
0～
0～
0～
夹矸岩性
泥岩
炭质泥岩
泥岩
炭质泥岩
含炭泥岩
泥岩
炭质泥岩
含炭泥岩
泥岩、炭质泥
岩、个别含炭
泥岩
泥岩
炭质泥岩
泥岩
炭质泥岩
泥岩、炭质泥
岩、个别含炭
泥岩
夹
矸
层
数
最少～最多
一般 0～3
1
0～4
1～2 0～6
1～2
0～4
1 0～3
1
0～3
1 0～3
1
煤
层
结
构
复杂程度 较简单
较简单个别
复杂
较简单～较
复杂(局部复
杂）
简单～较简
单
简单
简单～较简
单
较简单
层间距
最小～最大
平均
～
～
～
～
～
～
～
稳定性 不稳定 稳定 稳定 稳定 不稳定 较稳定 不稳定
煤层名称 6-1 5-1 4-2 4-1 3 1
煤层
厚度
最小～最大
平均
0～
0～
0～
0～
0～
0～
夹矸岩性
泥岩
炭质泥岩
含炭泥岩
泥岩
炭质泥岩
个别砂岩类
泥岩
炭质泥岩
含炭泥岩
泥岩
炭质泥岩
泥岩
炭质泥岩
泥岩
炭质泥岩
煤
层
结
构
夹
矸
层
最少～最多
一般
0～3
1
0～2
1
0～5
1
0～3
1
0～3
1
0～3
1
数
复杂程度 较简单 简单
较简单局部
较复杂
较简单
简单～较简
单
较简单
层间距
最小～最大
平均
～
～
～
～
～
稳定性 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定
淮南矿区水文地质条件复杂，矿井水害严重。矿井存在的水
害主要有：新生界松散砂层（孔隙）含水层水害；煤层顶板砂岩
裂隙含水层水害；煤系底板（局部地层倒转为顶板）太原群薄层
灰岩、奥陶系厚层灰岩岩溶含水层水害；老空（塘）水水害。
新生界含水（层）组水文地质特征
本区新地层根据已有勘探资料可分为上、中、下三个含水
（层）组，下含与中、上含之间有稳定的粘土隔水层，其厚度情
况见表 、表 。矿区内各含隔水组赋存及含水性自上
而下分述如下：
(1)上部含水(层)组。其厚度由东向西从 增厚至
，岩性以中粗砂岩为主，可分为上、下两个砂层含水段。
q=～
水层水质优，矿化度低。原始水位+～+，水温 ～
℃。
(2)上部隔水层组。其厚度为 ～，全区稳定，可
以对比，一般厚度为 2～5m，为粘土或弱固结状钙质粘土层。
(3)中部含水层组。其厚度由东向西从 24m 增至 197m，岩性
主要为中、细砂岩层，大多呈半固结状。水质较差，为 Cl-～Na+
水，水文 18℃。
(4)中部隔水层组。根据 167个钻孔统计，其厚度为 ～
，一般为 30～40m，平均厚度 。岩性以含蒙脱石成
分为主的半固结粘土，区内普遍分布且稳定，系隔水性好、膨胀
性强的粘土层，并可视为区域内下含的顶部隔水层。
(5)下部含水层组。其厚为 0～，平均厚度为 。
主要分布于古河床中心地区(注：厚度大)，而该古河床位置据已
有勘探资
表 潘集矿区新地层上含、上隔、中含、中隔对比划分综合统计表
利用孔
(个)
194
东(?孔)～西(?孔)
走向长度(km)
505～XV14-3
新地层厚度(m)
最小厚～最大
厚
平均厚
(Ⅶ11)～(XV8)
(194个)
项目
最小厚(孔号)
(最高标高)
最大厚(孔号)
(最低标高)
平均厚(孔数) 备注
总厚(m) (Ⅲ9) (XV10) (162个)
上段厚(m) (Ⅲ6) (Ⅸ24) (154个)
上
含
下段厚(m) (Ⅸ24) (XV10) (154个)
总厚(m) (XⅢ～ⅩⅣ4) (V7) (162个)上
隔 底板标高(m) (Ⅳ～V2) (XV16)
中
含
总厚(m) (Ⅶ11) (XV12) (160个)
总厚(m) (X30) (Ⅶ～Ⅷ11) (167个)中
隔 底板标高(m) (505) (XV14-2)
表中统计各含水组厚度为钻孔揭
露新地层对比划分后的厚度。有些孔
未取上含或中含岩芯，未参加表中平
均厚度的统计。
料表明大体与潘集背斜轴线平行，由东向西北方向延伸。古河床
底(基岩面)东高西低，每公里高差约 10m，根据下含混合抽水资
料 ， q= ～ · m ， 古 河 床 中 心 地 区 q= ～
Cl-—Na+水，M=3g/L 左右。水质
资料表明下含水具有交替迟缓之封存之特征。
表 潘集矿区新地层下部含水层对比综合统计表
下部含水层组按岩性组合及含水性自下而上又可分为下含 1、
下含 2、下含 3三个含水段，其间相应赋存着下隔 1、下隔 2、下
隔 3三个隔水层。其中下隔 1不稳定，缺失地带造成含水沙砾层
与煤系直接接触，形成直接水力联系(天窗)区。各含隔水段分别
阐述如下：
(1)下含 1。厚 ～，平均 。岩性主要为粒度
不等的砂、砾，并多含泥质，呈半固结状。 q＝ ～
(2)下含 2。厚 ～，平均 。是下含中较富水
利用孔 194个 东(？孔)～西(？孔)走向长度(km)
505～XV14-3
242km
备注
项目 最小厚度(孔号) 最大厚度(孔号) 平均厚(孔数)
下含
纯砂砾厚
总厚
0(Ⅶ15隆起缺失)
(WⅡ
-2-2)(XV8)
(183
个)(183个)
下含 3
纯砂砾厚
总厚
0(Ⅶ15隆起缺失)
(XV12)(水
Ⅳ7)
(183
个)(183个)
下隔 3
纯砂砾厚
总厚
0(Ⅶ15隆起缺失)
(Ⅷ17)(Ⅷ
17)
(163
个)(163个)
下含 2
纯砂砾厚
总厚
0(Ⅶ15隆起缺失) (XV9)(XV9)
(122
个)(122个)
下隔 2
纯砂砾厚
总厚
0(Ⅶ15隆起缺失) (XV8)(XV8)
(57
个)(57个)
下含 1
纯砂砾厚
总厚
0(Ⅶ15隆起缺失) (Ⅷ13)(构 2)
(49
个)(49个)
下隔 1
纯砂砾厚
总厚
0(Ⅶ15隆起缺失) (Ⅷ9)(Ⅷ9)
(3
个)(3个)
基岩面标高(m) 最高(Ⅶ11) 最低(XV8)
表中统计各含水组厚
度为钻孔揭露新地层
对比后的厚度。在基岩
面古隆起如Ⅶ线、X线
等处钻孔（Ⅶ15、Ⅺ～
Ⅻ7、Ⅶ19等孔）揭露
新地层缺失下部含水
组。这些孔未参加表中
平均厚度的统计，有些
孔经对比缺失下隔 1、
下含 1等。见 0～XV线
新地层对比划分统计
表。
的层段，q＝～
石层，局部呈半固结状。
(3)下含 3。厚 ～，平均 。q＝～
下含 1与下含 2之间的下隔 2厚度较薄且不稳定，故疏降过程
中作为一层考虑。下含 3则由于下隔 3的局部尖灭、变薄以及多
数钻孔穿透后没有分层止水，实际上亦串成一体，故疏干下含
实际上也必疏干下含 3。
(4)下隔 1。厚 0～，平均 。不稳定分布于基岩面
上，古河床地区大都缺失，造成下含 1直接沉积在煤系之上。
(5)下隔 2。厚 ～，平均 。分布不稳定。
(6)下隔 3。厚 ～，平均 1～4m。分布较稳定，但
也有局部地段变薄至尖灭。
3、瓦斯
淮南矿业集团所属各矿煤层埋藏深（300～1500m）、煤层极
其松软（f=～）、瓦斯含量高（12～26m3/t）、透气性低（煤
层透气性系数为 ～）、瓦斯压力大（）、地温
异常（-1000m达 47℃）、13对生产矿井中除顾桥矿、潘北矿为高
瓦斯矿井外其余矿井均为煤与瓦斯突出矿井，2012年全矿区瓦斯
涌出量已达 40～
110m3/min，预计到 2015 年全矿区瓦斯涌出量可达 1500～
1700m3/min，采煤工作面尤其是保护层回采工作面瓦斯涌出量达
到 100～130m3/min以上。
4、地压
淮南煤田煤层顶底板工程地质条件不良，地压大。主要可采
煤层顶底板多为泥岩或砂质泥岩，部分为粉砂岩或细砂岩；底板
以泥岩、砂质泥岩为主。煤系岩层大多胶结良好。经力学试验，
岩石的抗压强度与层位、容重点关系不明显，主要与岩性有关，
泥岩强度最低，砂质泥岩次之，砂岩强度高。顶板抗压强度：泥
岩、砂质泥岩为 ～，细～中砂岩为 ～143MPa，
粗砂岩为 ～。生产中还存在复合顶板和顶板砂岩体
相变大等工程地质问题。
5、煤尘
据生产矿井及勘探资料，淮南煤田煤尘爆炸指数高达 65%以
上，火焰长度可达 300mm，岩粉量最大为 35%，因此，粉尘普遍
具有爆炸危险。
6、煤的自然倾向
淮南煤田绝大多数煤层具有自然发火倾向，发火期一般为 3～
6个月，最短的为 14天。
7、地温
两淮煤田的恒温带深度一般为 30米，温度 ℃.平均低温
梯度变化较大，最低为 ℃/100米，最高可达 ℃/100米。
淮南煤田潘谢矿区平均低温梯度一般在 ～℃/100 米
之间。属于低温梯度大于 3℃的正异常区，从矿区东部到西部基
本连成一片分布，一级热害区（31℃）在标高-400～-450米；二
级热害区（大于 37℃）在标高-600～-650米以下。
煤炭开采过程中存在的技术困难
淮南矿区开采技术条件复杂，为典型的“三高”、“三软”煤
层。
1、高地压：淮南矿区已全面进入深井开采，地压显现强烈，
谢一矿在-780m标高最大主应力达到 ，在-960m标高最大
主应力达到 ；丁集矿在-850m 标高最大主应力达到
；潘三矿在-750m 标高最大主应力达到 ；潘一
矿在-750m 标高最大主应力达到 ，由于高地压，巷道支
护困难，需要采取内锚外架、喷注浆等复合支护，单进低、成本
高，并且维修工程量大。
2、高地温：淮南矿业集团矿井大多属于深井开采，矿区目
前平均开采深度已达-780m，最大开拓深度-985m，地热灾害问题
日益严重。-600m水平大部分区段地温超过 31℃，局部区段大于
37℃，最高原岩温度 45℃以上。潘一矿、潘三矿、顾桥矿、丁集
矿及在建的朱集东矿井、潘一矿东区等都属于以地温异常为主的
高温区，矿井一水平原岩温度均超过 37℃，属于二级热害矿井。
热害问题已经成为制约淮南矿业集团安全生产的瓶颈，影响职工
的身心建康和企业的安全生产，必须建立矿井集中降温系统。
3、高瓦斯：瓦斯含量 10～36m3/t，瓦斯压力最高 ，
所有生产矿井均有煤与瓦斯突出危险性，2011年淮南矿业集团全
矿区瓦斯涌出量已达
到 40～110m3/min，需要开采保护层，保护主采煤层，而保护层
大多为薄煤层，开采难度大，并且需要施工高、低抽巷等瓦斯治
理巷道。
4、“三软”：顶板软，底板软，煤层松软，煤层 f 值只有
～，再加上构造复杂、断层影响，煤巷支护强度要求高，
需要采用锚网（索）或内锚外架支护措施，采用的锚索、锚杆直
径均达到 22mm，U型棚已达到 36U以上；工作面装备工作阻力最
高已达到 10800kN。
矿区水资源概况
地表水
潘谢矿区水资源丰富，中国七大河流之一的淮河横穿矿区。
淮河过境多年平均径流量 216亿立方米/年。枯水年 35～40亿立
方米/年，淮河水位由蚌埠闸控制，一般为 。矿区内还分布
有西淝河、济河、颖河、架河、港河、泥河等河流，沿淮湖泊洼
地主要有瓦埠湖、高塘湖、城东湖、城西湖、芡河洼等。湖面面
积 4600km2，中小型水库面积 107km2。江淮地区雨水充沛，年平
均降水量为 。年径流量 ，地区降水总量 亿
立方米。
蚌埠闸正常蓄水位 ，相应蓄水量 亿立方米。现扩
建工程已完成，如果水位提高到 ，可增加供水量 亿立
方米。
南水北调东线工程竣工后，年净增供水量 12亿立方米。
地下水资源
潘谢矿区属安徽省淮北平原水文地质区，为淮河冲积平原，
沉积有巨厚的新生界地层，由松散的砂、细砂、砂砾和粘土等组
成，为孔隙含水层。按岩性组合特征和含水层的富水性，自上而
下划分为四个含水层（组）：第一含水层由中、细砂组成，为半
承压孔隙含水层，埋深 40m 左右，含水层厚 14～34m；第二含水
层，由细砂、中砂组成，为承压孔隙含水层，埋深 40～120m 左
右，含水层厚 30～50m；第三含水层，由中砂、粗砂为主组成，
为承压孔隙含水层，埋深 130～350m左右，含水层厚 240m左右；
第四含水层由砂、砂砾组成，为承压孔隙含水层，埋深 360m 以
下，含水层厚 100m左右。
矿区供取水为浅部地下水，即第一、第二两含水层，主要为
第二含水层，由细砂、中砂等组成，为弱承压~承压孔隙含水层，
埋深 9～120m，含水层一般厚 60～80m，水位埋深 1～3m，单位涌
水量 ～ 升/秒，富水性中等～强，矿化度小于 1 克/升
的 HCO3-Na型淡水，宜于饮用和灌溉，一般无水质问题。
矿区地下水动态为典型的滲入蒸发型，主要补给来源为大气
降水垂直入渗，其次为河流、湖泊、人为蓄水渗入补给。地下水
动态变化受季节性控制。地下水运动以垂向为主，自然流速极慢，
排泄方式主要为人工开采、地面蒸发及植物吸收蒸腾。
潘谢矿区为矿井生产建设需要，进行了五个区块的供水水源
勘探，每个勘探范围内天然越流补给量为 17000～21000m3/d，平
均年降水入渗量为 25000～50000m3/d。矿井实际开采与需求水量
小于补给量，表明矿区地下水丰富，开采保证程度高，能够满足
矿区建设与长期使用的需求
二、项目的必要性、可行性及以往工作分析
以往工作分析
淮南煤矿淮堤下采煤
淮河是中国的重要河流之一。干流流经淮南矿区的李嘴孜、
新庄孜和谢李深部井井田上方，详见图 。
图 淮河与矿区分布对照图
河床和堤下直接或间接压煤地质储量 亿 t，可采储量
亿 t，压煤占四个矿区总可采储量的 ％，大量压煤严重
制约了淮南矿区的正常生产发展。为了充分利用煤炭资源，延长
矿井服务年限，淮南矿业集团自 20世纪 60年代进入淮堤下采煤。
至今历经 50多年，积累了淮河河床下、淮河堤防下采煤的成功经
验，在理论研究方面也取得了相应的飞跃，取得了一系列试验研
究成果，“三下采煤技术”曾分别荣获煤炭工业部科技进步特等奖
（1983 年）和国家科技进步一等奖（1985 年），淮河堤下采煤技
术获安徽省科技进步二等奖（1983年）。截止 2005年，在淮河下、
六坊堤下和西淝河下累计采煤 5900万吨，既开采了煤炭资源，又
保证了河流的安全。事实证明，淮南矿业集团在淮河堤下采煤的
理论研究和经验积累的基础上，形成了符合淮南矿区实际和具有
自己特色的“三下”采煤技术，已具备在建筑物下、水体下、铁
路下（称“三下”）采煤的能力。
1、淮堤下采煤影响情况
六坊堤是淮河大堤的重要组成部分，从 1974年开始，淮南矿
务局李嘴孜矿就开始在六坊堤下试采，在淮河这样大的水体及河
堤下开采，我国尚属首次。1973年～1981年 6月，先后从淮河漫
滩、河床及河堤下开采了 C15到 B4共 9个煤层（其中漫滩 1个，河
床及河堤下 8 个），累计采厚 ，共安全出煤 万吨，同
时通过系统的观测，积累了大量的数据，取得了淮堤下采动变形
规律。
1974 年 4 月～1975 年 4 月，李嘴孜矿 C15煤层采动后，地表
下沉量达 ，堤体为 ，地表水平拉伸变形
堤体为
1975年 5月，李嘴孜矿东二东 C13第一分层推进达 90m后，发
现地表有平行切眼方向的细小裂缝，缝宽 2～5mm，缝距 2m左右。
测得地表最大下沉量达 ，最大水平变形走向线 ～
～ 4mm/m，因
此可以认为当水平变形达 2～4mm/m时，地表和堤体可出现裂缝。
1976年 3月，李嘴孜矿 C13第二分层采后，发现地表有平行工
作面向和切眼围绕采空区四周的椭圆状裂缝带（地表最大拉伸
区），带宽 40m，裂缝开口宽度一般为 10～20mm，密度 2m 左右一
条。经在堤体南侧开挖，其延展深度 2～3m，倾向采空区，角度很
陡。
1976年下半年，李嘴孜矿 C13第三层采后，裂缝带位置变化不
大，但裂缝开口宽度加大了，为 120～250mm，落差为 140～
200mm，经在堤北侧地表开挖发现裂缝深 1m 左右，急速收敛到宽
度 10～20mm，裂缝陡直，倾向采空区，裂缝密度为 1m左右一条。
此时地表最大拉伸变形已达到 ～ 10mm/m，
裂缝延展深度 ，缝宽 10mm。因堤体与煤层走向斜交，此裂
缝带对堤体影响有两段（155＃～14＃测点处长 40m，158＃～161＃
测点处长 90m），裂缝斜切和横切堤体，其延展深度已完全切割到
堤底。
1977年～1980年，开始对李嘴孜矿 B层煤开采，堤体水平拉
伸变形继续扩大，最大达 。
表 六坊堤变形观测数据表
变形值
煤层
分
层
数
累计
煤厚
（m）
深厚
比
H0/m
倾斜
（mm/m）
曲率
（10-3/m）
水平变形
（mm/m）
裂缝发育情况
E2E 上段 C
1
13
2 45
切眼上方地表有 10mm 裂
缝
E3E 下段 C
1
13
2 53
切眼上方地表有 10mm 裂
缝
E3W 下段 C
2
13
2 31 －
下山方向堤及地表有裂
缝
E3E 上段段
B9b
2 35 *
下山方向堤及地表有裂
缝
E3E 上段段
C
1
13
2 38 切眼上方地表有裂缝
E2E 上段段
C
2
13
3 28
下山方向地表形成台阶
式裂缝
E3E 上段段
B8b
3 26
下山方向地表形成台阶
式裂缝
E2E 上段段
B8b
3 22
下山方向地表形成台阶
式裂缝
从 20世纪 80年代起，经原煤炭部批准后进行确保堤下开采，
新庄孜矿开始将大部分采场延伸至淮河老应段确保堤煤柱内。至
今，淮堤下已累计采出煤炭 2300 多万 t。原堤顶已分别在保证水
位线以下 4m 和行洪水位以下 12m。近期，李嘴孜和新庄孜两矿每
年采出煤炭 200万 t。
淮河下开采对淮堤的影响情况见表 。
表 新庄孜、李嘴孜矿对淮堤的影响情况表
矿
名
采动
堤段
开采
时间
影响
堤长
(m）
原堤性质 原堤断面 维护措施
五号井围
堤
1959～ 530 砂质粘土堤工厂围堤
顶宽 3～5m
堤高
加高堤身
北隔堤 1967～ 1000
砂质粘土堤塌陷积水区
隔堤
顶宽 10m
堤高
加高堤身
淮堤老应
段
副堤 1972
正堤 1984
800
2820
砂质粘土堤确保堤
顶宽 3m
堤高
加宽、加高堤身，
锥探灌浆，水平
防渗
新
庄
孜
矿
六方堤 1983～ 3650 亚粘土堤行洪堤
顶宽 3m
堤高 ～4m
加宽、加高堤身，
锥探灌浆，水平
防渗
淮堤黑李
段
1966
波 及 影
响
1440m
砂质粘土堤确保堤
顶宽 10m
堤高
加高堤身，裂缝
灌浆，贴坡防渗
李
嘴
孜
矿 六方堤 1974～ 1440 亚砂土堤行洪堤
顶宽 3m
堤高 ～4m
加宽、加高堤身
灌浆铺塑料膜水
平防渗
至今淮堤下采煤影响堤段长度为：确保堤 ，行洪堤
，淮堤最大下沉：确保堤 6m，行洪堤 13m。
2、淮堤维护加固措施
为保证淮堤的防洪安全，淮南矿业集团每年对影响堤段均进
行了加固处理，主要采取了以下加固措施。
1）增加堤顶高度（超高），考虑到采动裂缝的影响，保证裂
缝底部高于设计洪水位，将确保堤堤顶高程抬高了 ，堤顶超
高达 ，行洪堤堤顶超高 。
2）加宽了堤身，按在设计洪水位时裂缝不会裂穿堤身控制，
将确保堤堤顶宽度加宽到 30m，行洪堤堤顶宽度加宽到 50m。确保
堤采用煤矸石支撑体，粘性土为防渗体的组合堤。组合堤堤型与
断面组合堤由粘性土和煤矸石组成，其中粘性土斜墙作为防渗体，
煤矸石堤作为支撑体，并在煤矸石堤和土堤体界面上铺设土工布
及中砂、碎石反滤层。行洪堤采用亚砂土碾压及水力充填。
3）填筑护堤地，为减小堤身高度，便于巡查，方便运行管理，
在常水位以上两侧设置了设置护堤平台，确保堤护堤地宽 50m，行
洪堤护堤地宽 30m。
4）迎水面的防浪防渗。采取粘性土斜墙和复合土工膜双重防
渗措施，迎水面采用干砌块石或预制混凝土护坡。
5）采动裂缝区的锥探灌浆。对于受采动影响的堤段，特别是
采动拉伸区，用锥探机打孔灌浆。灌浆材料采用粘性不太高的粘
土，锥探机打孔的孔距和孔深根据堤体受采动损害情况而定。由
于开采是连续进行的，所以在每年汛期前，对受采动拉伸区的堤
体都要灌浆一次，以提高堤体的抗渗能力和稳定性。
6）由于淮南段淮堤位于Ⅶ度地震区，淮堤黑李段下伏淤泥质
土和细砂层，在地震作用下将发生液化，采用了振冲碎石桩加固
处理。
淮堤采动影响段经受了 1975年至今淮河多次洪水的考验，洪
水期间堤内外水头差最大时达到 ，均未出现险情而安全渡汛。
确保堤和行洪堤加固最终标准断面见图 、。
图 确保堤加固最终标准断面图
图 行洪堤加固最终标准断面图
3、采动区淮堤加固的试验研究
受采动影响的淮堤，其下沉和变形的强度很大，最大下沉达
到 13m 左右，最大拉伸变形超过 30mm/m，其影响周期很长，连续
时间将超过 20a。对于长期处于移动变形的淮堤，当汛期来临处于
高水位时，特别在同时发生 8°地震的最坏状态，能否稳定实现安
全渡汛？为此，在淮堤加固过程中，通过采用有限元计算分析了
加固后淮堤的变形幅度、稳定情况、应力状况、抗液化安全度；
通过振动试验，模拟地震情况下淮堤的抗震能力；通过离心模型
试验验证了渐沉堤防的稳定状况；通过二维渗流电模拟试验验证
了加固淮堤的渗流稳定性；进行了相似模型裂缝渗流试验、堤坝
移动变形预测模型试验、煤矸石堤坡环保植被试验等多个课题进
行专题研究。
研究结果认为，按以上方案加固，保证工程施工质量，受采
动影响的淮堤在各种运行情况下是安全的。
4、采动区淮堤监测体系及监测成果综合分析
1）淮堤堤体内外动态监测体系
（1）淮堤表面位移观测系统：根据从高级到低级逐级控制的
原则，堤坝表面移动变形观测系统由监控网和堤坝移动变形观测
站组成，以监测渐沉式淮堤的表面位移。
（2）堤体内部变形观测系统：堤体内部移动变形观测采用钻
孔测斜仪和钻孔伸长仪组成的三维测量系统，以监测堤身内部变
形。
2）淮堤表面观测站实测资料分析
通过对受采动影响淮堤精度测量，获得了大量丰富的淮堤移
动与变形观测资料，这些资料体现了淮堤的沉陷动态。对堤坝动
态监测成果分析后，总体上可以得出以下结论：
（1）1991～1995年间，受开采影响的堤坝移动变形是连续的、
渐变的、下沉盆地是平缓的。地表和堤坝在开采影响过程中发现
的裂缝基本上在分析预测的深度和宽度范围内，这些裂缝经过灌
浆等必要的技术手段处理后，顺利地度过了 1991年和以后几年的
洪水考验。只要保证堤坝维修、加固和灌浆等工程质量，淮堤安
全是有保证的。
（2）在局部范围内累计的拉伸变形值比较大，这是由于多个
采空区边界重叠所致。因此，采场的接替安排需要做进一步的改
进，应当尽量避免各煤层采空区边界的重叠，减小水平变形值，
以避免开采引起的裂缝达到极限深度，使灌浆处理裂缝的效果更
好。
（3）在已经形成的局部的拉伸变形集中带，虽然堤坝表面经
过充填灌浆加固，使产生的裂缝或疏松区得到消除，但堤体内部
及堤基中产生的疏松区在较长时间内不会消失。因此，应该尽快
开采相邻的工作面，使各煤层开采边界错开，或者加大灌浆的深
度和灌浆量。
5、堤坝加固效果
由于确保堤和六坊堤的加固方法不同，对堤坝的影响也存在
差异。
根据监测资料分析，在采用上述加固方法时，确保堤（老应
堤、黑李段）新充填 2～3m 范围内的土需要一定的稳定和密实时
间。2～3m以下的充填土则基本上处于稳定状态，与自然土层无明
显差异。六坊堤加固施工的方法直接影响到堤顶以下 5m的范围，
即该范围内除了受采动的影响外，还明显受灌浆、排水等施工过
程等外界扰动影响，还要受自然雨水冲刷等因素的影响。5m 以下
则与自然土层无明显的差异。
以上监测结果说明，在目前的堤坝加固方法和施工质量的前
提下，堤坝的加固效果是好的，堤坝下采煤采动区堤防加固措施
是有效的、安全的。在每年汛前，对受采动影响的堤体浅部都要
进行锥探充填灌浆，这一措施是十分必要的，仍需要坚持并保证
质量。不仅可以充填由于开采引起的裂缝和疏松，还可促使浅部
新充填土及早密实，提高堤体的抗渗能力和稳定性。
淮堤受采动段经受了 1975年至今淮河多次洪水的考验，洪水
期间堤内外水头差最大时达到 ，均未出现险情而安全渡汛。
山东兖州集团鲍店矿
山东兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿地处山东省邹城市，井
田面积 ，是我国自行设计和施工的年产 300万吨的特大型
全综采机械化矿井，1986年 6月 10日投产，目前核定年生产能力
已达 640万吨，配有同等产能的现代化洗煤厂一座。
泗河发源于山东省泰安新泰市太平顶，为二级河道，流经济
宁市泗水、曲阜、兖州、邹城、微山，于济宁市任城区辛闸村入
南阳湖，全长 159km，流域面积 2357km2。在鲍店煤矿井田范围内
自北向西南流过井田西部露头煤附近。在井田范围内，占压 3 煤
层储量 万 t。
鲍店矿位于泗河下开采，泗河堤防等级二级，为二十年一遇
防洪设计，五十年一遇洪水校核。
据统计截止 2003年，兖州集团鲍店矿泗河下河下采煤河道塌
陷治理工程统计见下表 。
表 泗河河下采煤河道塌陷治理工程统计表
2004～2006年又对 1312、1314综放面采用综采放顶煤开采，
全部垮落法管理顶板，1312 工作面自 2004 年 10 月 25 日开采至
2005 年 4 月 29 日停采，共安全采出煤炭 万 t，实际采出
率为 91%。1314 自 2005 年 9 月 26 日开采至 2006 年 1 月 24 日停
采，总采出量为 万 t，实际采出率为 %。
由于工作面的开采在泗河东堤两侧形成面积巨大的下沉盆地，
使河堤、河槽、两侧滩地、护堤地下沉形成大坑，在工作面中部
形成最大下沉区，下沉量达到 8m左右。在工作面开采过程中，沿
工作面走向方向每隔 30m 左右产生与工作面平行的裂缝，实测数
据表明，大堤上裂缝最大宽度达到 。
由于堤防下沉量大，工作面的开采时间必须避开汛期开采。
因此，选择两工作面的开采时间为冬季枯水期。在工作面开采前，
根据沉陷预计，对堤防、护堤地、滩地按照沉陷预计值进行预加
固，分层上土，分层碾压，达到设计值加沉稳值。大堤稳沉后，
对堤防进行灌浆处理，对滩地、护堤地、堤防进行整理，对河岸
进行护砌。
新的堤防按 50年一遇标准进行修筑。河堤采用梯形断面，堤
顶宽 6m，内坡为 1∶3，外坡为 1∶。
地表沉陷时产生的裂缝深度及广度较大，在洪水期堤基、堤
身将因此而产生渗透破坏，甚至溃堤。因此，对旧堤防进行推倒
重建，并对下沉段采用水泥粘土灌浆进行加密加固。灌浆材料采
用掺入 10％水泥的粘土混合浆液；灌浆深度至堤基下 以上；
采用双排两序孔、梅花形布置，排距、孔距均为 。
由于地表下沉量较大，滩地及护堤地将因下沉而大量积水，
因此，在地表沉陷前对滩地及护堤地按预计下沉量值加设计滩地
高程进行预加高，沉陷后再对滩地按设计高程进行推平整治。按
相关设计规范，护堤地宽度取 50m，不考虑恢复工程保护范围。
项目河段东岸河口处为冲刷区，滩地恢复后，由于回填土为
粉土，易遭受冲刷。因此，采用干砌粗料石护岸，扩脚采用抛煤
矸石，扩脚顶高程为 ，顶宽 10m，坡度 1∶。干砌石扩岸
顶高程平河口，河岸封顶宽 ，护坡厚度 ，下设土工布反
滤，坡度 1∶2；基础座在回填煤矸石上，采用干砌粗料石，高
，埋深 ，顶宽 ，底宽 。
1312 工作面下沉区河堤塌陷治理工程自 2005 年 4 月 7 日施
工至 2005年 6月 13日竣工，工程投资 2758万元，安全采出泗河
保护煤柱 万 t，销售单价按 400 元/t 计算，可产生经济效
益 亿。
1314工作面已回采完毕，共安全采出泗河保护煤柱 万
t，销售单价按 400 元/t 计算，可产生经济效益 亿元。下沉
区河堤塌陷治理工程于 2005 年 11 月 28 日开工，于 2006 年 5 月
底完工，工程投资 968万元。
上述案例表明，水体下采煤技术上是可行的，相应的加固措
施可以保证堤防安全度汛。
项目实施的必要性
淮南潘谢矿区进行水体下采煤是地区经济建设及矿区发展的
需要。
华东地区是我国最具增长潜力的煤炭消费市场，以发电用煤
增长为主。据预测今后每年的煤炭净调入量在 1 亿吨以上。华南
也是我国的主要缺煤地区。淮南矿业集团公司是我国最南端的大
型煤炭生产基地，距离世界最大的煤炭贸易市场（东亚煤炭消费
地）及我国缺煤的华东、华南地区最近，具有广阔的煤炭市场空
间。
安徽省“861计划”、“两淮一蚌”发展战略、“蚌埠闸上沿淮
经济带”建设、淮南煤电基地建设等都需要大力实施淮南矿区的
煤炭资源开采。淮南矿区是全国 13 个亿吨级煤炭生产基地和 6
个大型煤电基地之一，是国家首批循环经济试点企业、中华环境
友好型煤炭企业和国家级创新型试点企业。而淮南矿区由于位于
淮河两岸，煤炭资源开采与河流水系息息相关。
目前西淝河、泥河、济河及港河等水体下共压覆资源
万吨，影响淮南矿业集团张集矿、谢桥矿、顾北矿、潘
一矿及潘三矿等主力矿井开采。为能保证国家大型煤电基地的开
发建设，保障淮南矿业集团主力矿井的产能及采场接替的稳定，
最大限度地解放压堤下的煤炭资源，提高煤炭资源回采率，促进
地方经济发展，落实科学发展观，全面建设小康社会，对西淝河、
泥河、济河及港河等水体下煤炭资源进行开采是十分需要的。
项目实施的可行性
以已掌握的“三下”采煤技术为支撑，西淝河、泥河、济河
及港河水体下采煤是可行的。
淮南矿业集团自 20世纪 60年代至今，历经 50多年，积累了
淮河河床下、淮河大堤下采煤的成功经验。在积累了大量丰富、
科学数据的同时，在理论研究方面也取得了相应的飞跃，取得了
一系列试验研究成果，“三下采煤技术”曾分别荣获煤炭工业部科
技进步特等奖（1983 年）和国家科技进步一等奖（1985 年），淮
河堤下采煤技术获安徽省科技进步二等奖（1983 年）。截止 2011
年，在淮河下、六坊堤下和西淝河下累计采煤 8000万吨，既回收
了煤炭资源，又确保了河流的安全。事实证明，淮南矿业集团在
淮河堤下采煤的理论研究和积累经验的基础上，形成了符合淮南
矿区实际和具有自己特色的“三下”采煤技术，已具备在建筑物
下、水体下、铁路下（称“三下”）采煤的能力。
综上所述，为释放潘谢矿区水体下煤炭资源，增加我省煤炭
有效储备，保障能源基地建设，提高煤矿企业可持续发展能力，
促进地方经济发展，实现全面建设小康社会，对西淝河、泥河、
济河及港河等水体下煤炭资源进行开采是需要的。以已掌握的“三
下”采煤技术为支撑，水体下采煤在技术层面是可行的。
三、水体下安全开采可行性论证及地面堤坝维护加固
方法
西淝河、泥河、济河、港河简介
1、西淝河
西淝河是淮河北岸的一条支流，全长 178km，流域面积
4113km2。西淝河历史上多次受黄泛影响，河床淤积，河道比降平
缓，下游低洼地多。
茨淮新河开通后，西淝河在利辛县境内的阚疃被茨淮新河截
断，截走西淝河中游流域面积 2492km2，上段长 。西淝河
下段流经利辛、颍上县后，于凤台县境内西淝河闸处入淮河，下
段长 ，流域面积 1621km2，其中，凤台县境内长度
，流域平均宽度为 19km，流域内地形西北高东南低，最高
地面高程 ，最低地面高程 。西淝河下段河道较为平
缓，河道平均比降约为 1/40000。流域内土壤大部分为砂姜黑土，
沿河附近为棕壤土。
西淝河压覆淮南矿业集团张集矿资源。
2、泥河
泥河是淮河左岸支流，发源于凤台县的米集，流经凤台县和
潘集区，穿过淮北大堤青年闸，出口在汤渔湖缕堤尹家沟闸处入
淮河干流。青年闸以上泥河干流河道长 ，流域面积 388km2，
其中上游凤台境内河长 ，流域面积 50km2；中、下游潘集
区境内河长 ，流域面积 338km2。
泥河压覆淮南矿业集团潘一矿、潘三矿资源。
3、济河
济河是西淝河右岸另一条较大支流，界于苏沟与颍河之间，
为平原坡水区，于颍上县北部的老集附近汇入西淝河。济河全长
63km，流域面积 707km2。
济河压覆淮南矿业集团谢桥矿资源。
4、港河
港河为西淝河左岸支流，长 32km，总流域面积 101km2，于淝
左堤港河闸处入西淝河。港流域内地形西北高，东南低，最高地
面高程 ，最低地面高程 ，沿河地势低洼，下游形成
天然湖泊（姬沟湖），港河中段以下河道极不规则，滩地面积大，
河道淤积严重，平均淤泥厚度达 左右，港河沿岸有些地段
至今没筑圩堤。
港河压覆淮南矿业集团顾北矿资源。
西淝河、泥河、济河、港河水体下资源压覆情况
水体下压覆资源计算方法
1、地表移动参数的确定
依据国家煤炭工业局 2000 年制定的《建筑物、水体、铁路
及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》推荐的淮南矿区地表移动
角实测参数，淮南地区的参数值为：松散层移动角，ф=41°；基
岩移动角，走向δ=66°，上山г=70°，下山β=66°-22°×sinα。
2、地面围护带宽度
根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采
规程》第 17 条，建（构）筑物地面受护面积包括受护对象及其
周围的围护带，围护带宽度按表 规定的数值确定。
表 建（构）筑物各保护等级煤柱的围护带宽度
建（构）筑物保护煤柱等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
围护带宽度（m） 20 15 10 5
西淝河、泥河、济河、港河均为水压Ⅱ级标准，其防护宽度
分别为河堤宽度 15m。
3、压矿范围计算方法
1）剖面计算法
对于河流堤坝线状的压覆范围的确定本次采用剖面计算法，
示意图如 ，方法如下：
图垂线法计算压覆范围示意图
（1）垂直于河流堤坝的维护带边界做一系列的剖面线并编
号。
（2）在松散层内采用公式计算受保护对象在松散层的移动
宽度 S。
（3）基岩内的移动宽度计算：按斜交剖面移动角β＇、γ＇
代替β、γ，然后利用公式 1、2计算 q、l。
采用垂线法与煤层走向斜交的受护对象保护煤柱，煤柱在煤
层上山方向垂线长度q和下山方垂线l长度按式1及2计算：
………………1
………………2
式中：
S：松散层移动宽度（m）
q：上山长度（m）
L：为下山长度（m）
H：煤层埋藏深度（m）（或标高，若为标高，则用地面标高
相减）
h：松散层埋藏深度（m）
α：地层倾角（°）
β＇：斜交剖面下山岩石移动角
γ＇：斜交剖面上山岩石移动角
最终河流堤坝在各剖面位置处的上山方向受护边界宽度为
S+q，下山方向受护边界宽度为 S+l，然后将每一剖面位置处的受
护边界连线，则为整个河流堤坝的受护边界线。
西淝河、泥河、济河、港河水体下资源压覆量
潘谢矿区西淝河、泥河、济河、港河水体下共压覆张集矿、
潘一矿、潘三矿、谢桥矿及顾北矿等 5 对矿井资源量
万吨。详见表 。
表 西淝河、泥河、济河、港河水体下压覆资源情况一览
表
序
号
水体名称 压覆矿井名称 压覆资源量（万吨）
压覆资源
上限标高
(m)
压覆资源占
矿井总资源
百分比(%)
1 西淝河 张集矿 -600
潘一矿 -600
2 泥河
潘三矿 -550
3 济河 谢桥矿 -550
4 港河 顾北矿 -470
合计
水体下安全开采可行性论证及地面堤坝维护加固方
法
井下开采引起的覆岩破坏和地表沉陷规律
1、井下开采引起的覆岩破坏一般规律
未经采动的岩体，在地壳内受到各个方向力的约束，处于自
然应力平衡状态。岩体内的应力状态主要取决于上覆岩层的重量
和性质。局部矿体被采出后，在岩体内部形成一个空洞，其周围
原有的应力平衡状态受到破坏，引起应力的重新分布，直至达到
新的平衡，这是一个十分复杂的物理、力学变化过程，也是岩层
产生移动和破化的过程，这一过程和现象称为岩层移动。
以近水平煤层开采为例，说明覆岩移动和破坏过程及其应力
状态的变化。当地下煤层被采出后，采空区直接顶板岩层在自重
力及其上覆岩层的作用下，产生向下的移动和弯曲。当其内部拉
应力超过岩层的抗拉强度极限时，直接顶板首先断裂、破碎、相
继冒落，而基本顶岩层则以梁或悬臂梁弯曲的形式沿层理面法线
方向移动、弯曲，进而产生断裂、离层。随着工作面的向前推进，
受采动影响的岩层范围不断扩大。当开采范围足够大时，岩层移
动发展到地表，在地表形成一个比采空区大得多的下沉盆地。
在倾斜煤层，特别是急倾斜煤层开采条件下，岩层移动的主
要特征是岩石沿层面错动。在采空区上边界上方，岩层和煤柱在
自重力的作用下，顶板岩层在产生法向弯曲的同时，受沿层理面
分力的作用而产生沿层理面向采空区方向的错动和滑落。当煤层
倾角接近和大于 50°时，这种现象可扩展到煤层的底板沿层。若
煤层的顶、底板岩层强度均较小时，则可同时产生沿层理面的下
滑。
上覆岩层的移动形式包括弯曲、岩层的垮落（又称冒落）、
煤的挤出（又称片帮）、岩石沿层面的滑移、垮落岩石的下滑（或
滚动）和底板岩层的隆起等六种。
1）影响覆岩破坏规律的因素
所谓覆岩破坏规律，在研究水体下采煤问题时主要就是指导
水裂缝带的分布形态和最大高度。影响覆岩破坏规律的因素包括
覆岩力学性质和结构特征、采煤方法和顶板管理方法、煤层倾角、
开采强度、时间因素、重复采动等。
2）淮南矿区覆岩破坏监测成果
淮南矿区老区水体下（包括淮河下、淮堤下）压煤量约占该
区总储量的 60％以上。水体下的大量压煤制约了该区生产的正常
发展。为了保证安徽和华东地区用煤，充分利用煤炭资源、稳定
矿区产量，本着积极稳妥，确保安全，先易后难，由点到面，逐
步扩展的原则。原淮南矿务局组织工程技术人员会同有关科研单
位，把水体下采煤问题列为重点公关项目。经过充分调研和论证，
于 20世纪 60年代初先在李嘴孜矿进行了水体下压煤的试采，并
获得了成功。在水下开采过程中，淮南矿务局在各试采区累计施
工了约 500个冒落裂缝带探测孔，获得了丰富的实测成果。
2、井下开采引起的地表沉陷规律
所谓地表沉陷，是指采空区面积扩大到一定范围后，岩层移
动发展到地表，使地表产生移动和变形，在地表沉陷的研究中称
这一过程和现象为地表移动。开采引起的地表移动过程，受多种
地质采矿因素的影响，因此，随开采深度、开采厚度、采煤方法
及煤层产状等因素的不同，地表移动和破坏的形式也不完全相同。
在采深和采厚的比值比较大时，地表的移动和变形在空间和时间
上是连续的、渐变的、具有明显的规律性。当采深和采厚的比值
较小（一般小于 30）或具有较大的地质构造时，地表的移动和变
形在空间和时间上将是不连续的，移动和变形的分布没有严格的
规律性，地表可能出现较大的裂缝或塌陷坑。地表移动和破坏的
形式有地表移动盆地、裂隙及台阶、塌陷坑等。
1）沉陷（地表移动）盆地
在开采影响波及到地表以后，受采动影响的地表从原有标高
向下沉降，从而在采空区上方地表形成一个比采空区面积大得多
的沉陷区域（如图 ）。这种地表沉陷区域称为地表移动盆地，
或称下沉盆地。在地表移动盆地形成的过程中，改变了地表原有
的形态，引起了高低、坡度及水平位置的变化。因此，对位于影
响范围内的道路，管路、河渠、建筑物、生态环境等等，都带来
不同程度的影响。
图 地表开采沉陷盆地示意图
一般开采工作面近似于矩形，下沉盆地稳定后全面积的沉陷
分布有以下特征：下沉等值线呈近似椭圆形分布，在椭圆形中心
处下沉值最大，在同一方向上离中心愈远下沉值越小(见图
）。
图 地表下沉等值线图
2）裂隙及台阶
在地表移动盆地的外边缘区，地表可能产生裂缝。裂隙的深
度和宽度，与有无第四纪松散层及其厚度、性质和变形值大小密
切相关。若第四纪松散层为塑性大的粘性土，一般是地表拉伸变
形值超过 6～10mm／m时，地表才发生裂隙。塑性小的砂质粘土、
粘土质砂等，地表拉伸变形值达到 2～3mm／m时，地表即可发生
裂隙。地表裂隙一般平行于采空区边界发展。当采深和采厚的比
值较小时，在推进中的工作面前方地表可能发生平行于工作面的
裂缝。但裂缝的宽度和深度都比较小。这种裂缝是随工作面推进
先张开而后逐渐闭合。地表裂缝的形状为楔形，地面的开口大，
随深度的增大而减小，到一定深度尖灭。
3）塌陷坑
塌陷坑多出现在急倾斜煤层开采条件下。但在浅部缓倾斜或
倾斜煤层开采，地表有非连续性破坏时，也可能出现漏斗状塌陷
坑。
矿区由于开采深度较大，第四系表土层很厚，由大量的实测
资料证明，开采后仅出现地表下沉盆地和深度很小的地表裂缝。
淮南矿区的煤系地层为石炭二叠系，总厚度约为 400m，含可
采煤层 13～15层，总可采厚度 28～32m。地层岩性为砂岩、粉砂
岩、粘土岩和煤组成。淮南矿区地质条件复杂，主要表现在煤层
倾角变化大和第四系冲积层厚度变化大。淮南矿区断层对地表沉
陷规律的影响包括：
①断层对开采沉陷的影响。所采煤层的上覆岩层中有断层存
在，就可能引起断层的上下盘沿断层面相对移动。当断层倾角大
于 20°，断层落差大于 10m时，断层对开采沉陷便有明显的影响，
主要表现为断层露头处地表产生台阶状裂缝和改变沉陷的影响
范围。
②断层对地表移动与变形产生影响的原因。断层对地表移动
与变形产生影响的原因在于断层带处岩层的力学强度大大低于
周围岩层的力学强度。由于采动引起的应力的集中作用，致使断
层露头处成为岩层变形集中的有利位置。在上覆岩层发生移动与
变形的同时，岩层还沿着断层面发生滑动，于是在断层露头处的
地表就出现台阶状的破坏。同时，由于断层的变形集中作用，也
是盆地内移动与变形的正常分布发生改变。在断层露头处的地表
变形加剧，大大超过其正常值，位于断层露头两侧附近的地表变
形变得缓和小于其正常值。利用断层对地面影响的规律，可指导
地面建筑物的合理分布。也就是说，在断层露头位置禁止新建新
的建筑物，在断层带上的原有建筑物，一般不采取加固措施而进
行拆除，而在断层露头两侧地表的变形缓和地带，则对建筑物影
响很小，原有建筑物可以进行加固，也可盖新的建筑物。
③矿区开采沉陷预测预报系统，简称 MSPS 系统，包含了解
决矿区开采沉陷及“三下”采煤问题中所需要的大部分数据处理
问题。这是一个非常实用的系统。该系统是在 WINDOWS环境下，
实用 VISUALBASIC开发而成的。功能包括地表沉陷数据处理、岩
体内部数据处理、地表沉陷预计、求开采沉陷预计参数、地表沉
陷实时预测、矿区土地沉陷预报、地表移动变形动态模拟、岩体
内部破化预测。
潘谢矿区西淝河、泥河、济河、港河水体下采煤的关
键技术问题
水体下采煤的是否可行的技术关键是：一是开采引起的导水
裂缝是否波及河床底部，造成矿井透水和淹井，即水患问题；二
是堤坝是否会突然沉陷引起垮堤溃水，即突然下沉（沉陷）问题；
三是开采引起的堤坝裂缝是否会横切大堤或堤体内部是否有许
多裂缝成为漏水通道，即裂缝问题。在这三个方面有了明确的认
识，并具有安全、可靠的对策后，水体下采煤才是可行的。
1、水患问题
地下开采引起的岩层与地表移动，能使开采煤层围岩中的新
生界下含水层里的水、溶洞水以及位于开采影响范围内的地表水
和泥砂溃入井下，威胁煤矿生产安全。因此，在水体下采煤时必
须采取适当措施，保证开采过程中不发生灾害性透水，溃砂事故，
避免因矿井涌水量突然增大而严重地恶化井下工作环境。进行水
体下采煤，只要开采引起的覆岩中的导水裂缝带不波及水体底部，
水体下采煤就是可行的。
2、突然下沉（塌陷）问题
模拟研究表明，在没有断层影响的地区，堤坝、表土和上部
基岩的移动和变形是连续的，也就是在堤坝、表土和上部基岩之
间不出现大的离层空间，堤坝不会出现突然塌陷。在有断层影响
的情况下，断层面受开采影响被拉开，两侧发生相对错动，但这
种错动在近地表处由于表土的约束、缓冲作用而越来越小。模拟
结果显示，在基岩面处，断层两侧下沉仅有 20mm，水平移动不超
过 80mm，这些位移差将被表土及大堤吸收，不形成大的空洞而导
致大堤的突然塌陷。但在断层露头处堤体极有可能出现裂缝。
3、裂缝问题
当地下煤层被开采后，回采工作面上方地表逐渐形成近似椭
圆形的下沉盆地，在下沉盆地的边缘区，地表受拉伸变形，当拉
伸变形值大于产生裂缝的临界变形值后，地表即出现裂缝，并逐
渐形成由多条裂缝组成的裂缝带。裂缝带宽度一般为 40～70m，
裂缝的形态为上宽下窄，呈楔形状态，其深度有限，经人工开挖
验证，一般为 2～3m，最深处达 。裂缝始终从地表开始，
不会从土体内部某一深度产生，土体内部一般只会产生层面之间
的离层现象，因此，裂缝的切割深度线与地表面起伏一致。即无
论地表面如何起伏，其裂缝深度（从地表算起）基本一致。由于
裂缝产生的时间、位置是可预计的，裂缝发育的范围、深度是有
限，且地表（堤体）内部不会产生竖向裂缝，因此，裂缝问题可
以通过采取一定的措施来解决。
4、水体下采煤的可行性
水体下采煤，水患问题的解决措施，根据前文 叙述的
区域水文地质条件，在新生界下部有稳定的隔水层，上隔及中隔
总厚度达 50～108m，能够有效阻止新生界以上的地表水及含水层
水导入下方，而新生界下部含水层的水与井下的联系通过留设防
水煤岩柱阻断解决，且防水煤岩柱的高度应大于井下开采工作面
裂隙带的高度；堤体随地表同步缓慢、平稳下沉，不会突然塌陷；
堤体（地表）的裂缝发育规律已基本掌握，完全可以通过采取一
定的措施来解决。因此，解决了水体下采煤的关键技术问题，水
体下采煤是有科学依据的，确实是可行的。
受采动影响堤坝维护加固方法及措施
1、开采对堤体的损害
1）沉陷损害
水体下采煤后，使堤坝沉陷。堤坝及堤坡脚的不断沉陷，是
汛期及平水期时的内外坡水位差加大，从而影响堤坝堤身的稳定
性。
2）变形损害
沉陷过程在时空上都是一个非均匀的过程，非均匀沉陷导致
各种变形损害。由于堤体不同部位不均匀沉陷引起的倾斜变形，
使堤身倾斜，降低了堤身稳定性，特别在高水位时，堤身向背水
坡方向倾斜时，这种危害更大，在分析堤身稳定性时要充分顾及。
沉陷过程必然伴随水平位移，而各点不同量水平位移值导致堤身
产生拉伸或压缩变形，拉伸变形使堤体疏松，强度减弱，拉伸变
形超过 4mm/m后，堤体产生上宽下窄的采动裂缝，严重时甚至出
现台阶状断裂，堤体的稳定性和防渗能力收到严重损害。
3）开采对堤基土层的影响
大面积、长期、剧烈的开采沉陷，使堤基土层的结构和物理
力学性质发生了变化，主要表现在下列几个方面：
①沉陷区土层逐渐加厚。沉陷区段，汛期带来的泥沙将淤积，
是堤段土层逐渐增厚。根据钻探资料对比，沉陷区覆盖层的厚度
将增加 1～3m。
②沉陷中心区与砂层增厚。据 1990年钻探资料与 20世纪 70
年代钻探资料对比，砂层因处于沉陷区中心而增厚。
③受扰动的土层，其波速发生变化，与地震勘探资料对比，
发现受扰动的土层与同一层非扰动土层，其波速有明显差异。
2、受采动影响堤坝的维护加固基本原则和方案
1）维护加固的基本原则
堤坝的安全度汛，是关系到淮南矿区安全的头等大事。对采
动堤坝的维护加固，遵循了以下基本原则：
①切实保证安全可靠，特别是确保堤要有足够的安全储备系
数；
②既要考虑静态条件下，对堤防的工程要求，又要顾及到地
震的可能影响，以及堤坝常年处于沉陷变形的特殊工程条件；
③加固工程考虑取材方便、因地制宜和少占耕地；
④便于灵活施工和加快工程进度；
⑤工程按大阶段可一次性加宽到位，小阶段逐步加高的施工
方式；
⑥加固后便于汛期组织抢险，易于排除险情。
2）加固方案
对采动引起的堤体损害，可采取加固措施，予以消除或减轻，
增强堤体强度，实现安全度汛。
堤坝加固方案。
①将原均质粘土堤改变为矸石支撑体，粘土为防渗体的组合
堤。组合堤堤型与断面组合堤由粘土、亚砂土和矸石组成，其中
粘土斜墙作为防渗体，矸石堤作为支撑体，中间以亚砂土充填，
并在矸石堤和亚砂土堤体界面上铺设倒滤层。
②迎水面的防浪防渗。采取粘土斜墙和土工膜双重技术措施。
③采动裂缝区的锥探灌浆。对于受采动影响的堤段，特别是
采动拉伸区，用锥探机打孔灌浆。灌浆材料采用粘性不太高的粘
土，锥探机打孔的孔距和孔深根据堤体受采动损害情况而定。由
于开采是连续进行的，所以在每年汛期前，对受采动拉伸区的堤
体都要灌浆一次，以提高堤体的抗渗能力和稳定性。
受采动影响下堤坝加固后的稳定性研究
受采动影响的堤坝，其下沉和变形的强度很大，最大下沉将
达到 13m左右，最大拉伸变形超过 30mm/m，其影响周期很长，连
续时间将超过 20a。对于长期处于移动变形的堤坝，当汛期来临
时处于高水位状态，特别在又发生 8°地震的最坏状态，能否稳定
实现安全度汛？为此，从有限元计算分析，振动台振动实验、离
心模型试验、二维渗流电模拟试验及渗流稳定性试验、煤矸石堤
体稳定性试验等多个课题进行专题研究。研究结果认为，只要按
加固方案加固，并注意工程质量，受采动影响的堤坝即使在高水
位状态下也是稳定的。
水体堤坝下采煤监测体系及监测成果综合分析
1、堤体内外动态监测体系
①堤坝表面移动变形观测系统
根据从高级到低级逐级控制的原则，堤坝表面移动变形观测
系统由监控网和堤坝移动变形观测站组成。
②堤体内部钻孔观测系统
堤体内部移动变形观测采用钻孔测斜仪和钻孔伸长组成的
三维测量系统。
2、堤坝表面观测站实测资料分析
通过对受采动影响堤坝精度测量，获得了大量丰富的淮堤移
动与变形观测资料，这些资料体现了堤坝的沉陷动态。对堤坝动
态监测成果分析后，可以得出以下总体分析结论：
①1991～1995年间，受开采影响的堤坝移动变形是连续的、
渐变的、下沉盆地是平缓的。地表和堤坝在开采影响过程中发现
的裂缝基本上在分析预测的深度和宽度范围内，这些裂缝经过灌
浆等必要的技术手段处理后，顺利地度过了 1991 年和以后几年
的洪水考验。只要保证堤坝维修、加固和灌浆等工程质量，堤坝
安全是有保证的。
②在局部范围内累计的拉伸变形值比较大，这是由于多个采
空区边界重叠所致。因此，采场的接替安排需要做进一步的改进，
应当尽量避免各煤层采空区边界的重叠，减小水平变形值，以避
免开采引起的裂缝达到极限深度，使灌浆处理裂缝的效果更好。
③在已经形成的局部的拉伸变形集中带，虽然堤坝表面经过
充填加固，使产生的裂缝或疏松区得到消除，但堤体内部及堤基
中产生的疏松区在较长时间内不会消失。因此，应该尽快开采相
邻的工作面，使各煤层开采边界错开；或者加大灌浆的深度和灌
浆量。
3、开采引起的水下地形变化分析及对堤坝的影响
①水下地形的变化
根据实测的水下地形图可见，整个受采动影响段堤坝河床中，
堤脚处河床标高在抬高，中部和北部河床标高下降。
②水下地形变化对堤坝的影响
受采动影响段的河床，由于下沉而使其形态发生了变化。河
段的河床形态对水流条件影响甚大，在相同的来水量及其变化过
程的情况下，河床形态不同，水流条件也不相同，从而影响着河
道的演变发展。
水流和河床这两个矛盾方面的相互依赖和相互斗争，决定和
影响着河道的演变发展。河床变形影响水流，从而影响水流的挟
沙力。当水流挟沙力减小时，水流不能将上游来沙全部带走，会
产生淤积，是河床升高；当水流挟沙力增大时，上游来沙量不能
满足水流挟带的要求，会产生冲刷，使河床下降。河床的纵向变
形是由于纵向输沙不平衡所引起的，河床的横向变形是由于横向
输沙不平衡所引起的。
实测结果表明，河道的横向变形基本上处于下沉、淤积有规
律的运动中，没有出现特殊的情况，对堤坝的稳定性无明显影响。
4、堤坝加固效果分析
根据监测资料分析，在采用上节描述的堤坝加固方法时，堤
坝的加固效果是好的，堤坝下安全采煤是有保证的。在每年汛前，
对受采动影响的堤体浅部都要用锥探机进行灌浆，这一措施是十
分必要的，仍需要坚持并保证质量。这一措施不仅可以充填由于
开采引起的裂缝和疏松，而且可以促使浅部新充填土及早密实，
提高堤体的抗渗能力和稳定性。
结论
根据本节上述内容，结合淮南已实施的淮河及堤下采煤理论
与实践，可以看出：
1、淮南矿区的开采活动已影响到西淝河、泥河、济河、港
河等水体，随着开采活动的逐年增加，对堤体的影响程度也在不
断增大。
2、准确的对采场布置、开采时序进行排序，则预计的地表
下沉及移动变形将在可控范围之内。通过理论分析和实例验证，
利用淮南矿区的实测参数对开采引起的地表移动变形情况进行
预计，精度是可靠的，下沉误差在 10％以内，变形误差在 15％～
20%以内。
3、对各年度开采引起的地表下沉和移动变形情况进行了预
计计算，得到了累计的下沉和变形值。需要说明的是下沉和变形
值均是在开采活动累加影响、地面不进行任何治理活动的情况下
的极限值。实际上，在人工治理和自然力的作用下，实际变形值
要比预计值小的多。
4、通过实测资料验证，开采引起堤体裂缝的极限发育深度
可以预测，开采引起的堤体下沉和变形可以通过有效的治理进行
消除。
5、根据预计结果，堤坝在开采影响下将不断沉陷变形，累
计的下沉和变形是很大的，但是这一过程是非常缓慢的，实际上，
年度产生的移动变形不大，可以通过工程措施进行维护。
6、目前淮堤确保堤的下沉量约为 9m，六方堤的下沉量已超
过 13m，由于有淮堤下采煤的丰富经验可以借鉴。因此西淝河、
泥河、济河、港河水体下采煤技术层面是完全可行的。
四、环境影响评价
评价标准、范围和保护目标
评价标准
1、水环境质量标准
本工程执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标
准。施工人员生活饮用水执行《生活饮用水卫生标准》
（GB5749—85）。
2、环境空气质量标准
施 工 区 环 境 空 气 质 量 执 行 《 环 境 空 气 质 量 标 准 》
（GB3095—1996）二级标准。
3、声环境质量标准
工程影响区环境噪声执行《声环境质量标准》（GB3096—2008）
Ⅰ类标准。
4、污染物排放标准
1）大气：大气污染物排放执行《大气污染物综合排放标准》
（GB16297-1996）二级标准。
2）污水：执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级
标准。
3）噪声：施工场地噪声执行《建筑施工场界噪声限值》
（GB12523-90）。
评价范围
本工程为堤防加固工程，工程施工范围主要限制在堤防沿线
及附近地区，根据工程特点，本工程环境影响评价范围主要为工
程施工区，主要包括施工场地、施工料场、弃渣场、施工交通道
路及敏感目标等；工程运行影响区，主要是堤防沿线和堤防保护
区。
保护目标
1、水环境
控制施工河段近岸水域水污染，以满足不同水功能区的水质
要求，各河道施工河段水质维持现状水质类别，不因施工影响而
进一步恶化。
按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），根据《安徽
省水功能区划》，需满足Ⅲ类标准要求。
2、声环境
在施工期采取适当的环境保护措施，保护不同施工段声环境
质量，使之满足《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）。
3、环境空气
在施工期采取适当的环境保护措施，保护各施工段环境空气
质量，使之满足《环境空气质量标准》（GB3095-1996）二级标准。
4、生态环境
影响区域内没有珍稀濒危动植物和生物群落，工程建设不会
导致生物量的锐减和物种消失，因此，应将区域自然系统生产能
力和稳定状况因施工局部干扰和植被破坏而受损的影响控制在可
以承受的范围内，采取生态补偿措施对永久占地破坏的植被进行
本地或异地补偿，在施工结束后以绿化、水保林的形式对施工临
时损坏的植被加以修复。
因地制宜地采取各类水土流失防治措施，全面控制本工程建
设可能造成的新的水土流失。
5、土地资源
按照国家有关法律、法规要求与政策保护受工程影响的土地
资源。
工程尽量少占地，保护和节约土地资源。临时占用的土地，
特别是临时占用的基本农田应尽快恢复利用。
6、人群健康
重视施工区和移民安置区环境卫生，保护施工人员和安置区
居民健康，控制施工区及移民安置区传染病发病率不高于现状水
平，防止施工期间传染病的暴发流行。
环境现状评价
水环境现状
根据淮河干流上中游河段王家坝、鲁台孜、淮南（田家庵）、
蚌埠闸上 4个断面 2003年全年水质监测资料分析，各断面水质监
测结果见表 。采用单因子标准指数法进行评价，评价结果见
表 。由表可以看出，正阳关至蚌埠段河道枯水期水质最差，
丰水期水质较好，各监测断面都表现出这一特征。《淮河流域水
污染防治规划及“九五”计划》中确定的淮干水质目标为Ⅲ类，
但各监测断面水质均不能满足Ⅲ类水质的要求。超标污染物主要
为氨氮、BOD5、溶解氧、CODCr、高锰酸盐指数等，反映了该段河
道水质以有机污染为主的特点。
水体下游沿河两岸是农业耕作区，工业不发达，现状水质类
别为Ⅲ类。
环境空气质量现状
工程影响区位于农村，地形开阔，空气扩散条件好，大气污
染源较少，环境空气质量良好，均能满足《环境空气质量标准》
（GB3095-1996）二级标准。
声环境现状
工程均在广大的农村地区，声环境现状良好，满足《声环境
质量标准》（GB3096—2008）Ⅰ类标准。
表 年淮河干流监测断面三个水期水质监测结果单位：
mg/L
断面名称 月日 PH 氟化物 溶解氧 氨氮 高锰酸盐指数 CODCr 五日生化需
枯
平 王家坝
丰
枯
平 鲁台子
丰
枯
平 田家庵
丰
枯
平 蚌埠闸上
丰
表 年淮河干流 9个监测断面三个水期水质评价结果
断面名称 月日 PH 氟化物 溶解氧 氨氮 高锰酸盐指数 CODCr 五日生化需
枯
平 王家坝
丰
枯
平 鲁台子
丰
枯
平 田家庵
丰
枯
平 蚌埠闸上
丰
生态环境质量现状
农田生态系统为以种植小麦、玉米、大豆、水稻等作物为主，
在区域内广泛分布，面积大，连通程度高，在评价区生态环境质
量起主要动态作用。城镇、村庄等居住地生态系统是除农田生态
系统外，本区域内主要的生态系统之一。受人类干扰强烈，具有
典型的生态不稳定性。
项目区内是古老的农业地区，自然植被已很少存在，以茅草
为主，多生长在路旁、堤坡等地方。栽培植被主要是农作物和林
木，其中林木主要为用材林、经济林、竹林、路旁树，低洼地分
布大面积芦苇、荻柴等。工程区垦殖系数高，农业植被占很大比
例。项目区非耕地林草植被覆盖度约 20%。
陆生动物主要为饲养家畜、家禽，野生动物较少，以哺乳纲、
鸟纲、爬行纲的品种为主，分别为野兔、蜈蚣和蛇类、鸟类等的
常见品种，无珍稀濒危动物。
水生生物主要为藻类和鱼类。藻类种群结构主要是广布性种
类，种类和数量都比较丰富，以绿藻最多，其次为硅藻和蓝藻。
环境影响分析与评价
本工程的主要内容为地面维护加固工程，为非污染型水利工
程。本工程不增加新的污染源，对施工中的生产废水和生活污水
进行处理后排放，且工程的实施仅使汛期泄洪能力加大。因此，
本工程的实施对本地区水环境无影响。
工程对环境的主要不利影响为工程挖压拆迁对群众生产生活
环境的影响和施工期对环境的影响，包括施工期产生的植被破坏
和水土流失、施工“三废”对周围环境的影响、施工噪声对周围
居民的影响、施工对人群健康的影响以及施工对交通的影响。工
程环境的不利影响在采取措施后是可以消除的。
对群众生产生活环境的影响
本工程永久占地包括堤防加固和新建占地、护堤地、建筑物
工程占地等。从占地分析可知，工程对占地村耕地面积的影响程
度较大。但工程实施后，水体下煤炭资源得到开采，区内群众的
居住环境和生产条件得到较大改善，有利于该地区的经济的发展。
对社会环境的影响
本工程的实施，将使水体下煤炭资源得到开采。工程实施后，
工程影响区内群众的居住环境和生产条件将得到较大改善，将有
利于保护区农业和农村经济结构的不断调整，有利于区域经济的
进一步发展和城镇化进程的推进，工程实施经济社会效益巨大。
施工期对环境的影响
1、施工废水
施工废水包括施工期生产废水和生活污水两部分。
生产废水中主要包括砂石料冲洗废水、混凝土拌和系统冲洗
和混凝土养护废水。砂石骨料加工废水主要污染物为悬浮物，浓
度可达 2000mg/L。混凝土拌和和养护废水悬浮物的主要成分为土
粒和水泥颗粒等无机物，基本不含有毒有害物质。由于各排放点
分布于一般堤防加固工程区各点，其排放量很小，因此，生产废
水对地表水质影响很小，经处理达标后排放，对水环境的影响会
进一步减轻。
在工程施工中，施工机械主要以柴油和汽油为动力燃料，机
械车辆冲洗维修、排放的废水中悬浮物和石油类含量较高。含油
废水直接排入水体，在水体表面形成油膜，造成水中溶解氧不易
恢复，影响水质；含油废水随意排放，会降低土壤肥力，改变土
壤结构，不利于施工迹地恢复。因此对于含油废水要进行处理达
标后进行排放。
工程施工生活污水量不大，生活污水的排放不会改变地表水
水域功能类别。但若直接排放仍会污染水体，并可能造成病原体
传播等，须处理达标后方可排放。
2、声环境
根据工程特点，工程施工的噪声主要为固定、连续式和施工
机械设备运行噪声。根据施工设备类型，主要施工机械噪声源强
见表 。
表 施工期噪声源强表
设备名称 施工机械噪声值 dB（A）（距声源 1米）
挖掘机 84
推土机 86
装载机 90
混凝土搅拌机 88
堤防工程施工中，主要施工机械为挖掘机、推土机、自卸汽
车，一般为同时运行，其噪声影响需要叠加考虑，影响范围见表
。
表 堤防工程施工连续噪声预测值
噪声源 源强 dB（A） 10m 20m 25m 50m 60m 70m 80m 100m
挖掘机 84 56 50 48 42 39 38 36
推土机 86 58 52 50 44 41 38
自卸汽车 88 60 54 52 46 43 40
叠加
将预测结果对照《声环境质量标准》（GB3096—2008）Ⅰ类
标准评价可知，三种施工机械叠加后，距施工区 25m 处即可达到
昼间标准，达到夜间标准则需要 80m。
本工程混凝土搅拌机主要在分布在预制场，其噪声影响范围
见表 。
表 固定连续噪声预测值
离声源不同距离的噪声预测值（dB（A））
达标距离
（m）
声源
源强
dB（A）
20m 50m 100m 150m 200m 250m 400m 500m 700m 昼间 夜间
搅拌机 88 54 46 40 36 34 32 28 26 23 20 60
将表 预测结果对照《声环境质量标准》（GB3096—2008）
Ⅰ类标准评价可知，混凝土搅拌机需 60m 即可达到噪声影响评价
标准。
因施工区一般位于农村，离附近居民较远，施工噪声对附近
居民的生产生活几乎无影响。部分堤段沿堤居民夜晚可能会受到
噪声影响。施工噪声主要对现场施工人员有一定影响，需采取一
定的噪声防护措施。
3、大气环境
工程施工大气污染主要来源于施工机械及机动车辆燃油排放
的废气以及交通运输和混凝土拌和产生的粉尘。本工程主要为土
方工程，以机械化施工为主，施工期废气污染源多为流动性、间
歇性污染源，污染强度不大，且施工线路长，污染源较分散，施
工区地处农村旷野，大气环境背景值和扩散条件都较好，因此施
工机械废气排放不会对周围大气环境造成污染。
粉尘污染主要集中在车辆来往频繁的地区和混凝土拌和作业
点。粉尘污染对现场施工人员有一定影响，但对周围大气环境质
量影响较小。
4、水土流失
施工区植被主要为农业植被和人工栽培的经济林、防护林。
土方开挖、料场取土、施工弃土（碴）及移民迁建等，将对原地
貌进行再塑，使裸面增加，极易导致新的水土流失。但工程施工
高峰期在冬季，降雨较少，采取相应对策后，可有效控制施工区
域的水土流失。
5、固体废弃物
施工产生的固体废弃物绝大部分为土方开挖、堤防加固中的
弃土，很少一部分为建筑物加固与重建、房屋拆迁弃碴及施工人
员生活垃圾。弃土一般堆置于堤外，经平整后复耕，弃土区除复
耕前易造成水土流失外，一般不会对周围环境造成不利影响。穿
堤建筑物拆除、房屋拆迁和安置区、施工人员生活区均会产生一
定数量的弃碴，建筑物弃碴均在弃碴场堆放，弃碴主要为混凝土
和砼混凝土、石块、砖瓦等，不含对环境有危害的有毒有害物质，
因此建筑物弃碴在弃碴场的堆放不会对周围环境造成污染；施工
区生活垃圾需集中收集清运，不得占用或破坏当地的基本农田。
6、人群健康
根据初步调查，该区医疗卫生保健系统较为健全，人群健康
水平不断提高，但肝炎、痢疾等疾病仍是该区的常见传染病。
施工期间，施工人员生活区卫生条件差，人员集中，密度大，
且人员来往频繁，可能带进各种传染病源，造成施工人员中传染
性肝炎、痢疾发病率上升。此外，工程施工将破坏鼠类的原有生
栖环境，冬春季施工，野外食物贫乏，鼠类向施工人员驻地迁移
觅食，增加了鼠类与人群的接触，易造成施工人员中流行性出血
热发病率上升。若不注意对饮用水源保护和对食品卫生的管理，
会引起痢疾等肠道疾病的发病流行。只要加强施工人员和生活区
的卫生防疫措施，一般不会造成传染病流行。
上述影响均发生在施工期间，其对环境的不利影响会因施工
结束和实施减免措施而消除。
五、项目实施的效益分析
工程效益
西淝河、泥河、济河、港河等水体下安全开采工程的主要任
务是将水体下压覆的煤炭资源开采出来。工程效益也主要体现为
煤炭开采效益。
按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采
规程》中的参数计算出的上述水体各煤层煤炭压覆量合计
万吨，经济效益显著。
社会效益
本工程的实施，将使西淝河、泥河、济河、港河水体下煤炭
资源得到开采。工程实施后，工程影响区内群众的居住环境和生
产条件将得到较大改善，将有利于保护区农业和农村经济结构的
不断调整，有利于区域经济的进一步发展和城镇化进程的推进，
工程实施社会效益巨大。
六、结论
淮南矿业(集团)有限责任公司，是全国 500家大型企业集团
和安徽省 12 家国有重点骨干企业之一，以煤炭、电力，房地产
为主业，兼营机械、化工、环境开发等。淮南矿区是全国 13 个
亿吨级煤炭生产基地和 6个大型煤电基地之一，先后被列为国家
第一批循环经济试点单位，中华环境友好煤炭企业，全国煤矿瓦
斯治理先进单位，国家创新型企业试点单位，安徽省高新技术企
业，安徽省人才工作先进单位。企业资金雄厚，拥有大量的技术
管理人才。目前西淝河、泥河、济河及港河下共压覆资源
万吨，影响矿区张集矿、谢桥矿、顾北矿、潘一矿及潘
三矿等主力矿井开采。为能保证国家大型煤电基地的开发建设，
保障矿区上述主力矿井的产能及采场接替的稳定，最大限度地解
放压堤下的煤炭资源，提高煤炭资源回采率，促进地方经济发展，
落实科学发展观，全面建设小康社会，对西淝河、泥河、济河及
港河水体下煤炭资源进行开采是十分需要的。
淮南矿业集团在淮河堤下采煤的理论研究和积累经验的基础
上，形成了符合淮南矿区实际和具有自己特色的“三下”采煤技
术，已完全具备在水体下安全开采的能力。
集团公司领导多年来高度重视水体下安全开采的问题，并为
此投入了大量资金，取得了丰硕成果。因此，实施西淝河、泥河、
济河、港河水体下安全开采项目在管理、资金、技术上都没有任
何问题，可以保证安全开采。
