近日，合肥工业大学姚华彦副教授等的最新成果—我国煤矿地下水库研究现状及展望(Research Status and Prospects of Coal Mine Underground Reservoirs in China)在GeoStorage《地质储存》(英文刊)在线发表。欢迎下载、阅读、转发和引用！全文网址：https://doi.org/10.46690/gs.2026.03.01

引用格式：Du, T., Yao, H., Pei, G., Liu, S., & Xie, K. (2026). Research Status and Prospects of Coal Mine Underground Reservoirs in China. GeoStorage, 2(3), 196–215. Doi：10.46690/gs.2026.03.01

一、研究背景

中国煤炭资源呈现"西多东少、北富南贫"格局，西部煤炭产量占全国70%，但水资源仅占全国7.9%。长期以来，煤炭开采与水资源短缺的矛盾日益尖锐。在传统煤炭开采模式下，每年超过45亿立方米的矿井水利用率不足50%，既造成宝贵水资源的巨大浪费，又引发地下水位下降、土地荒漠化等一系列生态环境问题。

近年来，随着国家"双碳"战略的深入推进和绿色矿山建设要求的不断升级，水资源保护与协同利用已成为煤炭行业绿色转型的核心议题。然而，打破传统"挖煤弃水、外调水源"的路径依赖，实现煤炭资源开发与水资源保护的协同发展，始终是学术界与工程实践面临的核心挑战。

在此背景下，研究视角逐渐从单一的矿井水害防治转向基于"导-储-用"一体化的深部地质储存与煤矿地下水库建设。其核心逻辑在于：科学利用煤炭开采形成的采空区、废弃巷道等地下空间，将原本外排的矿井水储存于地下，转化为可控、可用的战略性水资源。这一模式不仅解决了矿区用水需求，还大幅减轻了地表水处理的环境负担，成为保水采煤和绿色矿山建设的关键技术。

  与传统地表水库和调水工程相比，煤矿地下水库具有显著优势：不占用宝贵的地表土地资源，可避免征地移民和生态扰动；充分利用煤炭开采已形成的地下空间，投资远低于新建地表水库；矿井水在地下储存过程中可通过水岩作用自然净化，降低水处理成本。因此，该技术自提出以来便获得行业广泛认可，已在神东、宁东等西部矿区建成数十个示范工程，产生了显著的经济与生态效益。

图1 煤矿地下水库利用采空区储存矿井水的示意图

 二、核心技术体系

   针对西部煤水矛盾的基本格局，研究团队系统梳理了煤矿地下水库的发展历程，从早期的单一治水理念，逐步形成以"导-储-用"为核心的完整技术体系，涵盖水源预测、库区选址、库容设计、坝体构建、安全运行和水质保障六大关键技术。

图2 "导-储-用"一体化技术体系示意图

   神东矿区作为首批示范基地，已建成数十个地下水库项目，实现矿井水"零排放"，每年节约水资源超1亿立方米，验证了技术的可行性和可靠性。

2. 精准库容计算技术

   传统静态计算方法难以准确表征采空区的动态变化，研究团队通过覆岩移动轨迹分析，建立了基于岩层运动规律的动态库容计算模型，突破了传统方法的局限性。该技术能够实时监测采空区形态变化，精准预测有效库容，为地下水库设计提供科学依据。

图3  采空区动态库容计算模型

3. 煤柱坝稳定性控制技术

   煤柱坝是地下水库的核心挡水结构，长期面临高水压、高盐矿井水的侵蚀。研究团队建立了多场耦合下的煤柱损伤演化模型，揭示了煤柱在复杂环境下的破坏机制，提出了针对性的稳定性控制措施，包括煤柱加固、防渗处理等技术，保障了坝体长期安全运行。

图4 多场耦合下煤柱坝稳定性分析

4. 水质安全保障技术

高盐矿井水长期储存的环境风险是关键问题之一。研究团队系统分析了盐分在地下空间的扩散规律，构建了水质监测与风险防控体系，通过水岩作用自然净化和人工强化处理相结合的方式，确保储存水的水质安全，避免对地下水造成污染。

图5 矿井水水质安全保障体系

5. 技术优势与工程应用

   与传统地表水库和调水工程相比，煤矿地下水库具有显著优势： 

• 不占土地资源：完全在地下建设，避免征地移民和地表生态破坏； 

• 建设成本更低：利用现成的地下空间，投资仅为地表水库的30%-50% 

• 天然净化功能：矿井水在地下储存时通过水岩作用自然净化，降低处理成本 

• 环境效益显著：减少地表水污染，缓解地下水位下降，改善矿区生态环境 

  目前，该技术已在神东、宁东、榆林等矿区广泛应用，建成示范项目30余个，累计储存矿井水超过5亿立方米，实现了煤炭开采与水资源保护的协同发展。

6. 未来展望

• 建立多场耦合下的坝体长期安全监测系统，实现实时预警与智能管控
• 完善高盐矿井水储存的环境风险防控体系，制定相关技术标准
• 探索煤矿地下水库与抽水蓄能、碳中和等新型能源模式的协同发展
• 推动智能化、标准化建设，提高技术的通用性和可靠性 

  未来，随着技术的不断完善，煤矿地下水库有望成为西部矿区的"地下水银行"，为保障国家能源安全和水资源安全提供重要支撑。 

三、作者简介

第一作者：杜涛，西南石油大学2024级硕士研究生，主要从事枯竭气藏储气库选址评价、动态分析等方面的研究工作。

 通讯作者:姚华彦，主要从事岩土工程、城市地下空间开发利用、固体废弃物综合利用方面的教学与科研工作。主持国家自然科学基金、教育部博士点基金和省部级课题及企业委托课题等多项课题。发表论文50余篇，授权专利及软著20余项，出版教材1部，专著1部。兼任中国岩石力学与工程学会岩石工程设计方法分会理事、中国岩石力学与工程学会地面岩石工程专业委员会、青年委员会委员。

支持单位：