1 优化开采方法和参数工艺
我国长壁式采煤技术非常成熟，已经达到世界先进水平，且随着综采综放成套技术及配套设备的发展，我国建成了多个年产千万吨级大型高产高效矿井。近年来，6. 3 m大采高工作面和300,360,400 m超长工作面分别得到广泛应用，7. 0 m超大采高在神东矿区实现了多个工作面的回采，国内首个450 m超长工作面在哈拉沟煤矿也已试验成功。长壁大采高采煤法具有煤炭损失少、单产高、采煤系统简单、对地质条件适应性强等优点，极大的促进了煤炭工业的快速发展，满足了国民经济建设和人民生活需要，是我国采用最为普遍的一种采煤方法，但是这种长壁大采高采煤法是在对环境扰动不重视的情况下发展起来的，大规模、高强度的开采对上覆岩层及地表破坏相当大，对含水层结构、地下水系统和生态环境造成了巨大的影响，是一种牺牲水资源和生态环境为代价的采煤法。
短壁式采煤法是以短工作面为主要特征，设备投资少，出煤快，矿山压力显现较弱，短壁采煤法对上覆岩层破坏规模、导水裂隙带高度、地表下沉程度的影响均减小[171;限高开采或分层间歇开采是一种控制采厚的采煤方法，其覆岩的垮落带高度和裂隙带高度比一次采全厚要小很多，对含水层下安全采煤十分有利。由于短壁采煤法、限高开采或分层间歇开采效率相对较低、采区采出率相对较低等缺点，在以往单纯追求煤炭开采效率情况下一直不受重视。 依据煤炭开采的完全成本核算观点而言，长壁大采高采煤法是高效率但是低效益，短壁采煤法、限高开采或分层间歇开采是高效益低效率，企业最终追求目标是可持续的高效益;从煤炭开采的系统论观点而言，系统最终准求的是整个开采系统总体效益最优，而不是系统中某个子系统效益最优，煤炭企业最终准求的是总体效益最大化。因此，当长壁大采高采煤法无法保障控水采煤时，将其优化为高效益短壁式采煤法(如短壁、条带、房式/房柱式等开采方法)或限高开采或分层间歇开采，在某些条件下又能焕发出新的生命力，不失为一种好的方法。
根据主采煤层的具体充水水文地质条件，动态优化开采方法和参数工艺。“三图一双预测法”对天然状态水文地质条件下控水采煤评价预测、分区方案制定和优化采煤方法与参数工艺的重要技术支撑手段。首先采用一次采全高综采或综放开采进行评价分区，圈定不宜开采区域，对于安全区可直接进行开采，对于危险区可减小采高实行限高开采或分层开采，重新进行分区评价，若仍不满足安全需求，可采用短壁式采煤法实现“煤一水”双资源型矿井开采，如图2所示。
2 多位一体优化结合模式
根据矿井具体的充水水文地质特征，选择可协调解决煤炭资源安全开发、水资源保护利用、生态环保之间尖锐矛盾与冲突的多位一体优化结合模式。
对于有突(涌)水危险的煤层，若不采取短壁式开采或充填开采，则需进行必要的地下水疏排，而我国大型煤炭基地主要处于水资源供需矛盾较为突出的地区，14个大型煤炭基地中有11个基地处于干旱、半干旱地区，生态环境脆弱传统的疏降强排加剧了水资源危机。据统计，2012年全国煤矿每年实际排水量达71. 7亿耐，平均吨煤排水量达2. 04. 0 m;，有些煤矿利用率仅为20%一30%，直接将污水自自排到河流，造成水资源浪费和水污染。对于煤矿而言，矿井水外排还需缴纳水资源费和排污费，增加了吨煤成本。
国家能源局等部门在《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》中提出，到2020年，在水资源短缺矿区、一般水资源矿区、水资源丰富矿区，矿井水或露天矿矿坑水利用率分别不低于95% ,80% ,75% 0 2015年国家颁布的《水污染防治行动计划》(“水十条”)也明确指出:“推进矿井水综合利用，煤炭矿区的补充用水、周边地区生产和生态用水应优先使用矿井水，加强洗煤废水循环利用”。因此，矿井水的资源化利用日益受到煤矿企业、环保部门和地方政府的高度重视，是今后水资源短缺矿区缓解供水紧张、减轻环境污染的必然趋势。
(1)矿井水排、供、生态环保“三位一体”优化结之口
对于具备可疏性矿井，宜采用矿井排水、供水、生态环保“三位一体”优化结合模式，其实质是将矿井疏排水经过分级处理后，全部或部分用来代替矿区和当地正在运行中的供水水源井。“三位一体”优化模型在保证地下水压力疏降到安全开采标高且满足矿区一定的需水量但不引起其环境质量降低的条件下，以寻求不同供水目的所获得最大经济效益为优化目标，具体可通过以下措施:
①井下疏放水采用专门疏水巷、回采巷道超前疏干和探放水等疏降方式。
②采用井下排水和地面抽水联合疏降，以丰水期最大涌水量作为设计供水量。地面抽水目的是解决因井下突发性事故引起的井下停排造成的水源中断或因枯水期造成的供水缺口等问题。
③在对矿井水疏降较为有效的地下水系统的某些补给部位，建立能够保证生态环境质量的各种用途的供水水源地，预先截取补给矿井的地下水水流。
(2)矿井地下水控制、利用、生态环保“三位一体”优化结合
对于可疏性差矿井，宜采用矿井地下水控制、利用、生态环保“三位一体”优化结合模式，其实质是在对补给矿井地下水实施最大限度控制、最大限度减少矿井涌水量的基础上，将有限的矿井排水分质处理后最大化加以利用。通过对矿井水实施有效控制和利用，防止地下水水位大幅下降和水资源浪费，避免矿区生态系统恶化。
矿井地下水控制措施包括:①留设防水煤岩柱;②增强隔水层的隔水能力，如煤层顶底板注浆加固、注浆封堵导水通道等;③降低导水裂隙带发育高度，如实行限高开采或厚煤层分层开采，也可在第四系强富水含水层下对煤层覆岩实施局部轻微爆破松散或注水软化;④帷幕注浆，隔离开采区域;⑤建立地面浅排水源地，预先截取补给矿井的地下水流;⑥建立水源井预先疏排诸如强径流带等地下水强富水地段等。采取控制措施后矿井排水量大大减少，且污水所占比例较大，可分级处理后进行资源化综合利用，如图3所示。
许多缺水矿区和大水矿区煤矿将矿井水作为第2资源进行开发利用，如蔚州矿区北阳庄煤矿的矿井排水除满足矿区生产生活用水需求外，还可满足电厂(在建)用水需求;山东华泰矿业通过井下处理使矿井水达到了饮用水标准，井下工人可直接饮用，矿井水排到井上除自身矿区使用外，还供给市区和莱芜电厂使用;锦界煤矿涌水量达3 200 m3/h以上，最大涌水量达5 499 m;/h，通过成立专门水务部门，负责处理、管理、分派水资源，采用井下清污分流和地面污水处理，以供水管网、农业灌溉、人畜饮用、工业用水等方式实现了矿井水资源零浪费。矿井水的分质处理与分级利用，可以减少深井水的开采量，节约地下水资源，保护矿区地下水和地表水的自然平衡，有效缓解“水源型缺水”和“水质型缺水”问题〕
(3)矿井水控制、处理、利用、回灌与生态环保“五位一体”优化结合
对于具备回灌条件的矿井，可采用矿井水控制、处理、利用、回灌、生态环保“五位一体”优化结合模式，其实质是采取各种防治水措施后，将有限的矿井排水进行水质处理后，最大限度的在井上井下利用，最后将剩余的矿井水补充到具有足够厚度和透水性的不影响矿井安全生产的含水层，防止地下水水位下降。统一规划矿井水“五位一体”优化管理模型，从水文地质条件、水质、施工方案等方面进行调研和技术论证，是实现矿井废水零排放的有效途径，既保护了当地生态环境，同时也实现了煤矿的绿色开采。
3 井下洁污水分流分排技术
根据矿井水形成类型，西北地区矿井水大部分为顶板基岩裂隙水及松散层水，华北地区大部分为底板灰岩水，其他地区的出水点也都比较集中，分散的矿井水相对较少，在井下涌水量大的集中出水点和疏放水处，洁污分流工程容易实施。
在集中出水点和疏放水处，修建专门洁净水排水沟或管路，将洁净矿井水由工作面集中汇入到专门修建的洁净水仓，专门的排水沟和水仓按照饮用水工程标准进行设计和施工，并设置排水沟盖板，避免洁净水在井下输送过程中受到任何污染，最后通过洁净水泵房排到地面。洁净矿井水未被污染，与含水层地下水原始水质相同，pH为中性，低浊度，低矿化度，不含有毒、有害离子，可直接或经过简单的消毒处理后作为生活饮用水和农业灌溉用水;而矿井污水则分流至污水仓，经过混凝、沉淀后通过污水泵房排到地面污水处理站，处理后可满足对水质要求低的工业用水需求。
4 水文地质条件人为干预
人为对水文地质条件实施干预也是保水开采的重要技术，主要措施包括:①隔水层注浆加固和改造技术。当充水含水层富水性强且水头压力大时，或在煤层薄隔水层带、构造破碎带、导水裂隙带，隔水层加固的注浆方法实属上策;②局部富水区注浆。将水分散到导水裂隙带波及不到的区域，把富水区改造为弱富水区或隔水层。
5 充填开采
充填开采是一种利用井上/井下砰石、炉(矿)渣、粉煤灰、尾砂、建筑垃圾等固废材料充填采空区解放呆滞煤炭资源的绿色开采技术，如图4所示。对受水害威胁煤层实施充填开采，可以控制上覆岩层破坏与地表移动变形及处理固体废弃物，在保护水资源和生态环境的同时，又能消除水害威胁。针对局部开采方法资源采出率低的缺点，可以采用充填开采回收留设的煤柱，充填开采需要专门的设备设施和足够的充填材料，工艺复杂，降低了生产效率，初期投资大，增加了吨煤成本。2013年国家能源局、财政部、国土资源部及环保部联合印发了《煤矿充填开采工作指导意见》，旨在促进安全有保障、资源利用率高、环境污染少、综合效益好和可持续发展的新型煤炭工业体系建设，但是受煤价下滑影响，充填开采的推广受到一定的限制，需要国家政策的引导和扶持。对于“三下一上”煤炭资源开采，“以砰换煤”充填开采将是今后“煤一水”双资源型矿井开采的发展方向。
