保水 降服地下“水老虎”
神東礦區中心區礦井均開采的是侏羅紀煤層，很多礦井在薄基巖厚松散含水層下開采，煤層開采后會導通基巖裂隙水和第四系孔隙水。隨著礦區生產規模和開采范圍的不斷擴大，地表水和潛水越來越多地轉化為礦井水，1998年建成的第一個采空區儲水設施，成功降服了地下“水老虎”，變廢為寶，實現了地下水的循環再利用。
號稱地下“龍宮”的儲水設施的安全性取決于煤柱壩體和人工壩體。由于煤層本身硬度較大，只要煤柱的尺寸留夠，煤柱壩體就是安全的；人工壩體則要按要求把強度設計足夠，保證施工質量可靠。只要煤柱壩體和人工壩體都很安全了，地下水庫也就安全了。
為了保證施工質量，當時身為生產辦設計工程師的陳蘇社連續十幾個小時盯守在井下施工現場?？墒菄栏癜凑赵O計圖施工后的壩體還是出現少量滲漏水。陳蘇社上網查詢，請教相關專家后，在混凝土中添加了一種添加劑，它可以使混凝土在凝固過程中產生一定的膨脹性，能快速充滿壩體中的縫隙，使壩體密實無縫，漏水問題迎刃而解。如何讓壩體牢固不倒？近幾年，陳蘇社經過認真研究，又想到了“T”字形人工壩體，在人工壩體中部加固一段垂直短墻，T”字形結構具有三角形的穩定性，既能強力支撐，又能節省材料，減小了工程量。
人工壩墻內工字鋼采用里豎五、中橫三、外豎一的布置方式，壩墻外丁字形支撐墻內工字鋼布置為橫三、豎一，工字鋼之間采用電氣焊焊接，頂幫均采用全錨螺紋鋼錨桿，并在工字鋼前后鋪設兩層鋼筋網。壩墻采用混凝土澆筑為一個整體，澆筑完成后采用噴砼的方式封頂及堵漏。經清華大學水利專家論證后，墻體安全穩定系數為3.0時，最大承載水位為60米，人工壩體結構安全可靠、穩定。
就這樣邊干邊探索，攻克了一系列技術難題。通過持續技術創新，煤礦分布式地下水庫技術應時而生、順勢而為。
從2008年到2015年的7年時間，是層間距為155米的一、二兩個水平聯合實施地下水庫技術階段，此時，井下生產供水直接從“龍宮”取清水，一水平1-2煤和2-2煤利用加壓泵加壓供水；二水平5-2煤通過垂直鉆孔利用自然壓差供水，除了7米大采高綜采面需加壓泵加壓供水以外，其余掘進面和噴霧系統自然壓差1.6-1.7MPa，均可滿足水壓要求，不需再加壓。
5-2煤的污水全部泵排至2-2煤，通過回灌設施注入到地下“龍宮”自然凈化。自2013年元月份開始，實現了污水近零升井，地面污水廠基本停用。地下“龍宮”還向洗選中心、橡膠壩和露天開采等通過泵排免費供水，經深度處理廠給生活管網免費供水。
幾年來，在神華、神東兩級公司的指導和帶領下，大柳塔煤礦技術人員與中國礦業大學等單位聯手，進一步深化研究地下水庫技術，創建了涵蓋設計、建設和運行的煤礦分布式地下水庫技術體系；建成了利用采空區空間儲水、采空區矸石對水體過濾凈化、自然壓差輸水的煤礦分布式地下水庫，實現了礦井水不外排，有效保護了地下水資源，形成了較為完整的、功能全面、龐大的空間網絡立體水循環利用系統。
目前，大柳塔煤礦地下“龍宮”儲水量約710萬立方米，日回灌量約9790立方米，經地下水庫矸石吸附過濾后供井下生產和地面生產生活使用，井下日均復用水量約7770立方米，地面日均使用水量約4500立方米。
凡事總是提前考慮謀劃，陳蘇社一直在技術工作上堅持“超前思考、系統思考、空間思考和全面思考”四個思考的工作方法和原則，這是陳蘇社多年的一個工作習慣。早在5-2煤建設初期，他就根據2-2煤的位置，提前測量、設計，預留了空間和相應硐室，反復思考，認真研究，提前拿出最佳方案。在22406-7綜采面回采結束后，對22406主運巷封閉時，就提前預留了3個用于水循環利用的連接5-2煤和2-2煤的垂直鉆孔的位置，鉆孔深度約155米，其中2個是清水抽采利用管道，主要供應5-2煤大巷的噴霧消塵用水和5-2煤采掘面的生產用水；1個是礦井水回灌管道。
“搞技術的就要超前考慮。在巷道施工前就要想到水庫的聯通和利用。這些超前工作得到礦領導的認可，也給了我們各方面的極大支持，所以地下‘龍宮’才得以順利建成連通和不斷完善?！睗撔淖龊靡患?，陳蘇社在辛苦中獲得成就感，也體味著其中的快樂。
為了確保地下水庫安全運行，實現實時監測“龍宮”儲水情況，神東與清華大學和中國煤炭科工集團常州研究院合作，開發了地下水庫安全監測系統。在采空區上方安裝了兩臺電容式水位計，監測“龍
宮”水位，通過GPRS信號將監測數據傳輸到安全監測中心；在“龍宮”工作區安裝了1臺防爆計算機，可以在現場隨時查看“龍宮”運行狀態和歷史數據；兩臺LED顯示屏，能夠實時顯示“龍宮”的水位、水質、流量、壓力等數據。在地面建立安全監測系統，利用監測系統客戶端，可以在神東信息網覆蓋區域內，隨時監測“龍宮”的運行情況。6座井下安全監測站可以實現對地下“龍宮”水位、水壓、進出庫水量及壩體應力、應變、變形和滲漏等情況的實時監測；5個地面水位觀測孔可以實施傳輸地下水庫水位數據，監控中心對監測數據進行分析，掌握地下“龍宮”的實時運行狀態。
此外，神東煤炭集團公司還制定了《礦井采空區儲水管理辦法》，嚴格控制地下“龍宮”的儲水高度，水位不得超過警戒水位線，通常壩體處儲水高度控制在6米以下，確保“龍宮”儲水的安全可靠。
在礦井生產實踐中，大柳塔煤礦的技術人員經過17年的努力，不斷摸索、不斷研究保水開采新思路、新方法、新技術，充分發揮利用“水往低處流”的原理，首次在井下大膽建設了地下水庫，創造性地設計施工了安全可靠的地下水庫人工壩體，并將井下污水全部回灌到采空區自然凈化儲存利用，實現污水近零升井；同時，首次成功施工了155米的大垂深垂直鉆孔，并利用“連通器”原理，盡可能地實現自然壓差供水，合理高效循環利用，讓礦井水牢牢處于人的掌控之中，不僅保護了水資源、保護了環境，而且節省了能源，并創造了巨大的經濟效益，為我國煤礦保水開采創造性地開辟了一條嶄新的道路。
