【正文】 鐵礦目前采用井下巷道方式開采，由于礦體圍巖裂隙巖溶發(fā)育、富水性強，并且分布多條導水性的斷層，致使在開采過程中，巷道中地下水涌入量不斷增大，并多次出現(xiàn)突水 災害 。由于圍巖裂隙巖溶發(fā)育，富水性強，并且分布多條導水斷層，導致開采過程中巷道內(nèi)涌水量不斷增大，排水成本成倍增加，并隨時威脅著井下 設備正常運行和 礦工的生命安全。根據(jù) XX 省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊 1975 年 11 月提交的《 XX 省利國 XX 鐵礦地質(zhì)勘探報告》， 礦床地質(zhì)儲量 C1+C2 級 萬 t， 平均品位 %；主要由 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 號四個礦體組成。目前選礦廠礦石主要由鎮(zhèn)北礦區(qū)供應。 礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀 XX 鐵礦集團有限公司為采選聯(lián)合企業(yè)，坑內(nèi)采出 礦石運至選礦廠進行分選，設計采選原礦規(guī)模為 50 萬 t/a，主要開采高爐平爐富礦。 自 1949 年利國鐵礦恢復建設以來至 1998 年停產(chǎn)時，累計生產(chǎn)鐵礦石 2021 萬 t。 礦區(qū)工農(nóng)業(yè)較為發(fā)達。 礦區(qū)及企業(yè)概況 礦區(qū)地理位置 XX 鐵礦為 XX 鐵礦集團有限公司的下屬企業(yè)，位于 XX 省 XX市銅山縣利國鎮(zhèn)境內(nèi)，礦床采區(qū)位于利國鎮(zhèn) XX 村南部，北距山東省微山縣韓莊鎮(zhèn) 5km，西臨微山湖，面積約 178。 1981—1983 年， XX 省地質(zhì)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊開展了濟徐淮（ XX 省域）巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)調(diào)查評價工 作，于 1983年 7 月提交了《濟徐淮（ XX 省域）巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)綜合評價報告》，該報告對區(qū)域水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件進行了較為系統(tǒng)的評價和分析、論述。 礦產(chǎn)普查與勘探 上世紀七十年代， XX 省地 質(zhì) 局第五地質(zhì)大隊 先后在該區(qū)開展了XX 鐵礦礦區(qū)地質(zhì)勘探及 XX 鐵礦義和莊礦體詳查工作， 于 1975 年11 月 和 1978 年 6 月分別 提 交 了 《 XX 省利國 XX 鐵礦地質(zhì)勘探報告》和 《 XX 省利國 XX 鐵礦義和莊礦體詳查地質(zhì)報告》。 地質(zhì) 與 水文地質(zhì) 工作研究程度 自上世紀五十年代以來，地質(zhì)、煤炭、冶金、電力等部門為了不同的 工作目的 ， 先后在 該區(qū)域 開展過多次 地質(zhì)、 水文地質(zhì)及 礦產(chǎn) 地質(zhì)勘 查 研究 工作 ， 2021—2021 年我礦又在礦區(qū)西部開展了部分導水 斷層 的封堵試驗工作，為本次可行性研究提供了較為充分的資料依據(jù)。的 礦 區(qū) 范圍。 1 1. 緒 論 XX 鐵礦集團 XX 鐵礦 采用 井下 巷 道 方式 開采，由于充水含水層富水性強，導水 斷層 發(fā)育， 致 使 礦坑存在巨大突水隱患 ， 排水成本成倍增加 ， 礦山開采越來越困難。 （ 3）項目類型：技改續(xù)作項目 （ 4）起止時間： 2021 年 8 月 至 2021 年 12 月 （ 5）承擔單位： XX 鐵礦集團有 限公司 （ 國有股份制企業(yè) ） （ 6）法定代表人： （ 7）通訊地址： 目的任務及工作范圍 目的任務 本次工作的目的是：進一步查明 XX 鐵礦 礦 區(qū)水文地質(zhì)條件 ， 分析論證礦床充水因素 及礦坑水害治理的可行性 ， 圈定 導水 斷層 構造 及地下水 徑流帶位置， 擬定初步的堵治水方案， 為 礦 區(qū)水文地質(zhì)災害綜合 治理 與 地下水資源保護 提供 科學依據(jù) 。以往開展的主要地質(zhì)工作分 述如下。 上述報告對礦 區(qū)地層巖性及地質(zhì) 構造 均 進行 了 較 詳細 敘述 ，對礦區(qū) 水文地質(zhì)條件 進行了較深入分析， 論 述了礦區(qū)含水層裂隙巖溶發(fā)育規(guī)律、構造含水帶的 3 富水性特征以及礦床充水因素和地下水的補給、徑流、排泄條件，采用多種方法預測了礦坑的涌水量。 此外， 1998 年 10 月， XX 省地礦局、 XX 省煤田地質(zhì)公司、華東有色勘探公司合作編制完成的《中國北方巖溶地下水資源及大水礦區(qū)巖溶水預測、利用與管理研究（ XX 省 XX 地區(qū)）》，也對礦區(qū)的水文地質(zhì)條件和巖溶水資源狀況進行了較全面的闡述。 礦區(qū)西部有京滬鐵路和 104 國道通過，東側(cè)有京福高速公路穿越，京杭大 運河和韓莊運河分別從礦區(qū)南部和北部經(jīng)過；水陸交通發(fā)達、交通條件十分便利。工業(yè)以鐵、煤采選、冶煉及水泥建材制品為主，農(nóng)業(yè)以種植小麥、水稻、玉米為主。 2021 年以后恢復生產(chǎn) ， 開始開采 利國 鎮(zhèn)北礦區(qū)，經(jīng)過幾年的開采，鎮(zhèn)北礦區(qū)儲量已大幅減少，為保持企業(yè)持續(xù)發(fā)展，又開始建設 XX 礦區(qū)，作為企業(yè)的接續(xù)礦區(qū)。 1976 年建設了選礦廠二期工程：細破碎、磨礦、浮選、磁選、精礦脫水等項目，年處理原礦 萬 t，處理露天采場的貧鐵礦石。 隨著鎮(zhèn)北礦區(qū)儲量逐漸減少， XX 鐵礦集團開始建設 XX 礦區(qū)，作為鎮(zhèn)北礦區(qū)的接續(xù)礦山，設計原礦開采能力 50 萬 t/a，礦石送往現(xiàn)有選礦廠分 選；現(xiàn)有選礦廠經(jīng)過擴產(chǎn)改造后原礦處理能力擴大到 60萬 t/a，同時加工處理鎮(zhèn)北和 XX 兩個礦區(qū)的礦石。礦石開采方式為地下開采，豎井提升。在進一步查明礦床充水因素及 突水來源、導水通道的基礎上，制定技術可行、經(jīng)濟合理的綜合治理方案，通過帷幕注漿堵截地下水徑流，減少向礦坑中的流入，降低排水成本，保障井下生產(chǎn)安全 。其中 在標高 430m 中段主溜井巷道左幫 出現(xiàn)的 突水 點突水 量 780m3/h，在 標高 380m 水平東二巷巖溶水順灰?guī)r層間裂隙突 入 水量 80m3/h， 在標高 380mⅣ 號礦 體中施工外環(huán)水平探水孔時遇到溶洞發(fā)生突水，涌水量 200～ 300 m3/h。 地表起伏不大 ， 自郝家莊向北經(jīng) XX 村至小樓子村，分布 著 一條不太明顯的近南北向壟崗， 地面 標高 38～ 42m， 構成 該區(qū)的 地表分水嶺 ； 分水嶺以東地表水向尹家河方向匯流，以西向微山湖方向匯流。春季 氣溫升高快，蒸發(fā)強，常出現(xiàn)春旱；夏季降水集中，多出現(xiàn)暴雨，造成夏澇；秋季天氣多晴，雨水偏少；冬季雨水稀少，多西北風。 年蒸發(fā)量 1000mm 左右。 目前 微山湖與昭陽湖 之 間修筑了東西 向 大壩 及兩座節(jié)制閘，湖水位受到 了 人工作用的控制。 此外， 在 XX 礦 區(qū)范圍內(nèi) ，無大中型自然河流分布，但人工挖掘的灌溉渠道較多，縱橫交錯 ，尤其是義和莊北側(cè)開挖 的 灌溉渠道， 常年有水，且 底 部 直接與奧陶系 灰 巖接觸 ， 水體 對礦區(qū)地下水具有直接的滲漏補給作用。 根據(jù) XX 府志記載 ：這次地震造成了 “城垣官署民廬傾覆過，遠近壓死人不可數(shù)記 ”的特大災害 。 地震烈度區(qū)劃 據(jù)《 XX 市城市抗震防災規(guī)劃》， XX 利國地區(qū)地震條件不太復雜，深部 構造 相對 簡單，地震活動強度和頻率 較低，為一 相對穩(wěn)定 的 塊體 ，今后發(fā)生中、強地震的可能性不大，地震烈度為 7 度。 在 礦 區(qū) 分布 的地層 主要 有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系和第四系 。地層傾角：礦區(qū)南部 40176。左右。 12 礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較發(fā)育，主要產(chǎn)生在礦體下部，蝕變寬度由幾 m到十幾 m，有的達 20 多 m（ ZK76 孔）；礦體頂板蝕變較弱，幾 cm 到幾十 cm，很少超過 1m。區(qū)內(nèi) 斷層 構造發(fā)育，主要有近 EW 向及 NE向兩組（一般前者早于后者），其次為 NNE 向 和 NW 向 斷層 。傾向 NNE 或向南；另一組走向 345176。 XX 礦 區(qū) 的褶皺主要 為 利國到 XX 附近 的 EW 向短軸背斜， 軸 部由奧陶系組成。如 F F F F5 斷層 及 NW 向 、NE 向 的 構造 破碎帶等，這些 斷層 帶及構造帶 為地下水的 賦存和 運移提供了空間 。 礦區(qū) 第四系 分布廣泛， 巖性主要由亞粘土 和 鈣質(zhì)結核亞粘土組成，厚度 1～ 10m， 由于無砂層發(fā)育，富水性 弱 ， 水文地質(zhì)意義不大。 巖漿巖類 裂隙水 主要分布在利國 鎮(zhèn) 東壟子、西壟子、蔡山、義和莊 和 XX 等 地 段，賦存于 閃長玢巖、閃長斑巖、花崗斑巖及石英閃長斑巖等 巖石的風化與構造裂隙中 。 碳酸鹽 巖 類 裂隙 巖溶水 主要賦存于碳酸鹽巖類巖石的構造裂隙及溶蝕孔洞中，根據(jù)含水介質(zhì)的巖性特征 、 組合關系 以及地下水賦存環(huán)境的差異 又 可以將其大致劃分為以下 兩 種類型。 據(jù)以往勘察資料 ： 張夏組灰?guī)r分布區(qū)鉆孔單位涌水量一般 在 14L/(s 石炭系巖層分布范圍 較為廣泛，在礦區(qū)北、東、南和西南部方向均有分布， 除 局部 地段出露 以外， 大多 隱伏于第四系松散巖層之下。 （ 2） 碳酸鹽巖類裂隙巖溶水 該類地下水是礦區(qū)地下水的最主要類型，含水介質(zhì)由奧陶系晁所組、馬家溝組、大泉 組 、賈汪組灰?guī)r、白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r等巖性組成，分布在礦區(qū)的南部、西部及西南部的大部分 區(qū)段 ，厚度較大。m)，礦區(qū)東側(cè)的 ZK17 號 孔 單位涌水量 L/(sMg 型為主。 分述如下： 斷層 型巖溶 水 徑流帶 斷層 型巖溶水徑流帶是巖層受到 斷層 構造的影響 而 碎裂、破壞，為地下水的儲存和運移提供了空間環(huán)境，在地下水的循環(huán)、移動過程中又不斷對巖石產(chǎn)生溶蝕作用，巖溶空間不斷擴大， 旁側(cè)區(qū)域含水層中的地下水不斷向此 匯集 ，并 在其 內(nèi)部流動而 形成 。本 礦 區(qū)分布 有地層 型 和巖體 型 兩種 類型的接觸型巖溶水徑流帶 。 位于 巖體 接觸帶的銅山縣煉鐵廠供水井出水量 2860m3/d， 原利國磨山礦井排水量 達到 萬 m3/d。在每次較大規(guī)模的降水過后，地下水 水 位都會出現(xiàn)不同程度的快速回升現(xiàn)象，說明礦區(qū)巖溶含水層的開放性較好，接受補給的能力較強。然后一部分往西流至鐵路附近改為沿北東向 斷層 帶和巖體與灰?guī)r的接觸帶流動； 另 一部分 則 順巖層傾向北流，經(jīng)過石炭系下面的灰?guī)r裂隙、巖溶發(fā)育帶向礦區(qū)徑流，補給礦區(qū)地下水。 自利國鐵礦開采 以及韓莊電廠 供水水源地 建成 以來，由于礦坑 疏干 排水和 韓 莊電廠供水，改變了 該區(qū)地下水的天然流場特征 。礦化度 － ， 總硬度 382mg/L， pH 值 ， 水化學類型為HCO3—Ca 或 HCO3—Ca 含水層 礦 區(qū) 含水層 類型 主要為碳酸鹽巖類裂隙、巖溶含水層 ，組成 巖性為 奧陶系 灰?guī)r、白云巖 及 石炭系 的灰?guī)r。 淺 埋區(qū) 灰?guī)r由于長期遭受風化剝蝕，裂隙 巖溶 發(fā)育普遍，巖溶水 賦存條件較好 。而在水平和垂直方向上又存在較大差異，并且具有明顯的分區(qū)分帶性。m)，滲透系數(shù) ～ 。據(jù) 以往 抽水 試項 含 水 帶 目 名 稱 控制鉆孔（個） 鉆孔分帶 統(tǒng)計 鉆孔遇裂隙溶洞最大高度（ m） 鉆孔遇裂隙溶洞最低標高（ m） 鉆孔 鉆 孔總 數(shù) 遇巖溶現(xiàn)象鉆孔 遇裂隙溶洞鉆孔 總厚度（ m） 遇裂隙溶洞累計高度（ m） 遇裂隙溶洞能見率（ %） 巖溶率（ %） 淺部帶 35 35 11 深部 帶 F3 斷層 帶 17 13 5 北東向破 碎帶 5 5 3 F1 斷層帶 30 24 5 北西向構 造帶 2 2 1 深 部完整 灰?guī)r帶 93 少數(shù) 4 22 驗 資料 ，鉆孔單位涌水量 ～ L/(s寬度 ～ ，呈楔形 在 深部尖滅 于 火成巖和礦體之上，平面投影寬度 105～ 250m， 埋 深在 400 米以上 ； 鉆孔單位涌水量 ～ (s （ 4） 北西向構造裂隙 巖溶 承壓中等含水帶（簡稱北西向 中等 含水帶） 分布于 ZK83孔與 ZK101 孔之間，向南東方向延伸，推測長度大于250m，寬度 20 米，傾向北西，傾角 75176。 （ 5） F3 斷層裂隙 巖溶 承壓 中 強含水帶（簡稱 F3 中 強含水帶） 位于礦體北側(cè)，走向東西，向北傾斜，產(chǎn)狀東陡西緩，東段 80176。地下水主要賦存在標高 ～430m 的奧陶系灰?guī)r破碎帶中 ， 前期勘探時在該含水帶 中 施工的鉆孔有 80%以上 嚴重漏水 ， 鉆孔單位涌水量 ～ (s地下 水 礦化度 ～ ，水溫17～ ℃ ， 水化學類型為 HCO3—Ca 型。 該帶地下水位常年比北東向 含水帶水位低 2～ 3m，比 F1 含水帶 、 北西向含水帶地下水位低 1～2m。該 構造帶內(nèi)方解石脈 非常發(fā)育并膠結角礫狀 灰?guī)r 碎塊 ，巖溶裂隙發(fā)育， 透水性良好， 含水豐富 ， 在該帶 施工 的鉆孔 80%以上漏水 。帶內(nèi) 地下水 礦化度 ，水溫 ～ ℃ ， 水化學類型為 HCO3—Ca或 HCO3—Ca、 Mg 型。 而埋藏深 度 較大、尤其是位于侵入巖體下部 的灰?guī)r ，鉆孔 巖芯完整，裂隙 巖溶 不發(fā)育，施工期間的 59 個鉆孔穿過此層時，均未 出現(xiàn)明顯的漏水 現(xiàn)象，富水性 比較 弱 ?；?guī)r致密塊狀，巖溶 、 裂隙不發(fā)育， 透水性差， 富 水性弱 。淺部風化帶裂隙多被粘土充填，含水甚微。 鐵礦層 產(chǎn)于灰?guī)r與 巖漿 巖 侵入體的 接觸帶，埋藏標高 264～ 520m，最大厚度 ，礦芯完整，致密堅硬，節(jié)理裂隙不發(fā)育 ， 據(jù)鉆孔抽水試驗資料，單 位 涌水量 (s 屬 于 隔水層。m)，滲透系數(shù) ；侵入 石炭系中的閃長玢巖，鉆孔單位涌水量 (s 礦床充水因素 分析 XX 鐵礦 礦體位于當?shù)厍治g基準面以下 ， 圍巖裂隙巖溶發(fā)育，富水性強， 屬于巖溶 充 水 型 礦床。 淺部含水帶