【正文】 的 地下水水位 降落漏斗，淺部含水帶 中 的 地 下 水則 通過(guò) 水力聯(lián)系較密切的 F F3 斷層帶 及 其它含水帶間接流入礦坑。 礦床充水因素 分析 吳莊 鐵礦 礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下 ， 圍巖裂隙巖溶發(fā)育，富水性強(qiáng)， 屬于巖溶 充 水 型 礦 床。m)，滲透系數(shù) ；侵入 石炭系中的閃長(zhǎng)玢巖，鉆孔單位涌水量 (s 屬 于 隔水層。 鐵礦層 產(chǎn)于灰?guī)r與 巖漿 巖 侵入體的 接觸帶，埋藏標(biāo)高 264～ 520m，最大厚度 ，礦芯完整，致密堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙不發(fā)育 ， 據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)資料，單 位 涌水量 (s淺部風(fēng)化帶裂隙多被粘土充填，含水甚微?；?guī)r致密塊狀，巖溶 、 裂隙不發(fā)育， 透水性差， 富 水性弱 。 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(gè)鉆孔穿過(guò)此層時(shí)，均未 出現(xiàn)明顯的漏水 現(xiàn)象，富水性 比較 弱 。帶內(nèi) 地下水 礦化度 ，水溫 ～ ℃ ， 水化學(xué)類(lèi)型為 HCO3—Ca或 HCO3—Ca、 Mg 型。該 構(gòu)造帶內(nèi)方解石脈 非常發(fā)育并膠結(jié)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 。 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。地下 水 礦化度 ～ ，水溫17～ ℃ ， 水化學(xué)類(lèi)型為 HCO3—Ca 型。地下水主要賦存在標(biāo)高 ～430m 的奧陶系灰?guī)r破碎帶中 ， 前期勘探時(shí)在該含水帶 中 施工的鉆孔有 80%以上 嚴(yán)重漏水 ， 鉆孔單位涌水量 ～ (s （ 5） F3 斷層裂隙 巖溶 承壓 中 強(qiáng)含水帶（簡(jiǎn)稱(chēng) F3 中 強(qiáng)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。 （ 4） 北西向構(gòu)造裂隙 巖溶 承壓中等含水帶（簡(jiǎn)稱(chēng)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(cè)長(zhǎng)度大于250m，寬度 20 米，傾向北西，傾角 75176。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據(jù) 以往 抽水 試項(xiàng) 含 水 帶 目 名 稱(chēng) 控制鉆孔（個(gè)） 鉆孔分帶 統(tǒng)計(jì) 鉆孔遇裂隙溶洞最大高度（ m） 鉆孔遇裂隙溶洞最低標(biāo)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(jì)高度（ m） 遇裂隙溶洞能見(jiàn)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(gòu) 造帶 2 2 1 深 部完整 灰?guī)r帶 93 少數(shù) 4 22 驗(yàn) 資料 ，鉆孔單位涌水量 ～ L/(sm)，滲透系數(shù) ～ 。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。 淺 埋區(qū) 灰?guī)r由于長(zhǎng)期遭受風(fēng)化剝蝕，裂隙 巖溶 發(fā)育普遍，巖溶水 賦存條件較好 。 含水層 礦 區(qū) 含水層 類(lèi)型 主要為碳酸鹽巖類(lèi)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。礦化度 － ， 總硬度 382mg/L， pH 值 ， 水化學(xué)類(lèi)型為HCO3—Ca 或 HCO3—Ca 自利國(guó)鐵礦開(kāi)采 以及韓莊電廠(chǎng) 供水水源地 建成 以來(lái)，由于礦坑 疏干 排水和 韓 莊電廠(chǎng)供水，改變了 該區(qū)地下水的天然流場(chǎng)特征 。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(dòng)； 另 一部分 則 順巖層傾向北流，經(jīng)過(guò)石炭系下面的灰?guī)r裂 隙、巖溶發(fā)育帶向礦區(qū)徑流，補(bǔ)給礦區(qū)地下水。在每次較大規(guī)模的降水過(guò)后，地下水 水 位都會(huì)出現(xiàn)不同程度的快速回升現(xiàn)象，說(shuō)明礦區(qū)巖溶含水層的開(kāi)放性較好，接受補(bǔ)給的能力較 強(qiáng)。 位于 巖體 接觸帶的銅山縣煉鐵廠(chǎng)供水井出水量 2860m3/d， 原利國(guó)磨山礦井排水量 達(dá)到 萬(wàn) m3/d。本 礦 區(qū)分布 有地層 型 和巖體 型 兩種 類(lèi)型的接觸型巖溶水徑流帶 。 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(gòu)造的影響 而 碎裂、破壞，為地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)移提供了空間環(huán)境，在地下水的循環(huán)、移動(dòng)過(guò)程中又不斷對(duì)巖石產(chǎn)生溶蝕作用，巖溶空間不斷擴(kuò)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(dòng)而 形成 。Mg 型為主。m)，礦區(qū)東側(cè)的 ZK17 號(hào) 孔 單位涌水量 L/(s （ 2） 碳酸鹽巖類(lèi)裂隙巖溶水 該類(lèi)地下水是礦區(qū)地下水的最主要類(lèi)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。 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。 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 碳酸鹽 巖 類(lèi) 裂隙 巖溶水 主要賦存于碳酸鹽巖類(lèi)巖石的構(gòu)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(guān)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(lèi)型。 巖漿巖類(lèi) 裂隙水 主要分布在利國(guó) 鎮(zhèn) 東壟子、西壟子、蔡山、義和莊 和 吳莊等 地 段，賦存于 閃長(zhǎng)玢巖、閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖及石英閃長(zhǎng)斑巖等 巖石的風(fēng)化與構(gòu)造裂隙中 。 礦區(qū) 第四系 分布廣泛， 巖性主要由亞粘土 和 鈣質(zhì)結(jié)核亞粘土組成，厚度 1～ 10m， 由于無(wú)砂層發(fā)育，富水性 弱 ， 水文地質(zhì)意 義不大。如 F F F F5 斷層 及 NW 向 、NE 向 的 構(gòu)造 破碎帶等，這些 斷層 帶及構(gòu)造帶 為地下水的 賦存和 運(yùn)移提供了空間 。 吳莊礦 區(qū) 的褶皺主要 為 利國(guó)到吳莊附近 的 EW 向短軸背斜， 軸 部由奧陶系組成。傾向 NNE 或向南；另一組走向 345176。區(qū)內(nèi) 斷層 構(gòu)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 。 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(dá) 20 多 m（ ZK76 孔）；礦體頂板蝕變較弱，幾 cm 到幾十 cm，很少超過(guò) 1m。左右。地層傾角：礦區(qū)南部 40176。 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 。 地震烈度區(qū)劃 據(jù)《徐州市城 市抗震防災(zāi)規(guī)劃》，徐州利國(guó)地區(qū)地震條件不太復(fù)雜，深部構(gòu)造 相對(duì) 簡(jiǎn)單，地震活動(dòng)強(qiáng)度和頻率 較低，為一 相對(duì)穩(wěn)定 的塊體 ， 今后發(fā)生中、強(qiáng)地震的可能性不大，地震烈度為 7 度。 根據(jù)徐州府志記載 ：這次地震造成了 “城垣官署民廬傾覆過(guò)，遠(yuǎn)近壓死人不可數(shù)記 ”的特大災(zāi)害 。 此外， 在 吳莊礦 區(qū)范圍內(nèi) ，無(wú)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(cuò) ，尤其是義和莊北側(cè)開(kāi) 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(duì)礦區(qū)地下水具有直接的滲漏補(bǔ)給作用。 目前 微山湖與昭陽(yáng)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。 年蒸發(fā)量 1000mm 左右。春季氣溫升高快，蒸發(fā)強(qiáng)，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(fēng)。 地表起伏不大 ， 自郝家莊向北經(jīng)吳莊村至小樓子村，分布 著 一條不太明顯的近南北向壟崗， 地面 標(biāo)高 38～ 42m， 構(gòu)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。其中 在標(biāo)高 430m 中段主溜井巷道左幫 出現(xiàn)的 突水 點(diǎn)突水 量 780m3/h，在 標(biāo)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(biāo)高 380mⅣ 號(hào)礦體中施工外環(huán)水平探水孔時(shí)遇到溶洞發(fā)生突水，涌水量 200～ 300 m3/h。在進(jìn)一步查明礦床充水因素及突水來(lái)源、導(dǎo)水通道的基礎(chǔ)上，制定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的綜合治理方案，通過(guò)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 。礦石開(kāi)采方式為地下開(kāi)采，豎井提升。 隨著鎮(zhèn)北礦區(qū)儲(chǔ)量逐漸減少，徐州鐵礦集團(tuán)開(kāi)始建設(shè)吳莊礦區(qū)，作為鎮(zhèn)北礦區(qū)的接續(xù)礦山 ，設(shè)計(jì)原礦開(kāi)采能力 50 萬(wàn) t/a，礦石送往現(xiàn)有選礦廠(chǎng)分選；現(xiàn)有選礦廠(chǎng)經(jīng)過(guò)擴(kuò)產(chǎn)改造后原礦處理能力擴(kuò)大到 60萬(wàn) t/a，同時(shí)加工處理鎮(zhèn)北和吳莊兩個(gè)礦區(qū)的礦石。 1976 年建設(shè)了選礦廠(chǎng)二期工程：細(xì)破碎、磨礦、浮選、磁選、精礦脫水等項(xiàng)目，年處理原礦 萬(wàn) t，處理露天采場(chǎng)的貧鐵礦石。 2020 年以后恢復(fù)生產(chǎn) ， 開(kāi)始開(kāi)采 利國(guó) 鎮(zhèn)北礦區(qū)，經(jīng)過(guò)幾年的開(kāi)采，鎮(zhèn)北礦區(qū)儲(chǔ)量已大幅減少，為保持企業(yè)持續(xù)發(fā)展，又開(kāi)始建設(shè)吳莊礦區(qū)，作為企業(yè)的接續(xù)礦區(qū)。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。 礦區(qū)西部有京滬 鐵路和 104 國(guó)道通過(guò)，東側(cè)有京福高速公路穿越，京杭大運(yùn)河和韓莊運(yùn)河分別從礦區(qū)南部和北部經(jīng)過(guò)；水陸交通發(fā)達(dá)、交通條件十分便利。 此外， 1998 年 10 月，江蘇省地礦局、江蘇省煤田地質(zhì)公司、華東有色勘探公司合作編制完成的《中國(guó)北方巖溶地下水資源及大水礦區(qū)巖溶水預(yù)測(cè)、利用與管理研究（江蘇省徐州地區(qū)）》，也對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)條件和巖溶水資源狀況進(jìn)行了較全面的闡述。 上述報(bào)告對(duì)礦區(qū) 地層巖性及地質(zhì) 構(gòu)造 均 進(jìn)行 了 較 詳細(xì) 敘述 ，對(duì)礦區(qū) 水文地質(zhì)條件 進(jìn)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(gòu)造含水帶 3 的富水性特征以及礦床充水因素和地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件，采用多種方法預(yù)測(cè)了礦坑的涌水量。以往開(kāi)展的主要地質(zhì)工作分 述如下。 （ 3）項(xiàng)目類(lèi)型：技改續(xù)作項(xiàng)目 （ 4）起止時(shí)間： 2020 年 8 月 至 2020 年 12 月 （ 5）承擔(dān)單位：徐州鐵礦集團(tuán)有 限公司 （ 國(guó)有股份制企業(yè) ） （ 6）法定代表人：孟憲華 （ 7）通訊地址：江蘇省銅山縣利國(guó)鎮(zhèn) 郵政編碼： 221138 目的任務(wù)及工作范圍 目的任務(wù) 本次工作的目的是：進(jìn)一步查明 吳莊鐵礦 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(dǎo)水 斷層 構(gòu)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(zāi)害綜合 治理 與 地下水資源保護(hù) 提供 科學(xué)依據(jù) 。 1 1. 緒 論 徐州鐵礦集團(tuán)吳莊鐵礦 采用 井下 巷 道 方式 開(kāi)采，由于充水含水層富水性強(qiáng)，導(dǎo)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(kāi)采越來(lái)越困難。的 礦 區(qū) 范圍。 地質(zhì) 與 水文地質(zhì) 工作研究程度 自上世紀(jì)五十年代以來(lái)，地質(zhì)、煤炭、冶金、電力等部門(mén)為了不同的 工作目的 ， 先后在 該區(qū)域 開(kāi)展過(guò)多次 地質(zhì)、 水文地質(zhì)及 礦產(chǎn) 地質(zhì)勘 查 研究 工作 ， 2020—2020 年我礦又在礦區(qū)西部開(kāi)展了部分導(dǎo)水 斷層 的封堵試驗(yàn)工作，為本次可行性研究提供了較為充 分的資料依據(jù)。 礦產(chǎn)普查與勘探 上世紀(jì)七十年代， 江蘇省地 質(zhì) 局第五地質(zhì)大隊(duì) 先后在該區(qū)開(kāi)展了吳莊鐵礦礦區(qū)地質(zhì)勘探及吳莊鐵礦義和莊礦 體詳查工作， 于 1975 年11 月 和 1978 年 6 月分別 提交 了 《江蘇省利國(guó)吳莊鐵礦地質(zhì)勘探報(bào)告》和 《江蘇省利國(guó)吳莊鐵礦義和莊礦體詳查地質(zhì)報(bào)告》。 1981—1983 年， 江蘇省地質(zhì)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)開(kāi)展了濟(jì)徐淮（江蘇省域）巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)工作，于1983 年 7 月提交了《濟(jì)徐淮（江蘇省域）巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》，該報(bào)告對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件進(jìn)行了較為系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和分析、論述。 礦區(qū)及企業(yè)概況 礦區(qū)地理位置 吳莊鐵礦為徐州鐵礦集團(tuán)有限公司的下屬企業(yè)，位于江蘇省徐州市銅山縣利國(guó)鎮(zhèn)境內(nèi)，礦床采區(qū)位于利國(guó)鎮(zhèn)吳莊村南部，北距山東省微山縣韓莊鎮(zhèn) 5km，西臨微山湖，面積約 178。 礦區(qū)工農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)。 自 1949 年利國(guó)鐵礦恢復(fù)建設(shè)以來(lái)至 1998 年停產(chǎn)時(shí)，累計(jì)生產(chǎn)鐵礦石 2020 萬(wàn) t。 礦山生 產(chǎn)現(xiàn)狀 徐州鐵礦集團(tuán)有限公司為采選聯(lián)合企業(yè)，坑內(nèi)采出礦石運(yùn)至選礦廠(chǎng)進(jìn)行分選，設(shè)計(jì)采選原礦規(guī)模為 50 萬(wàn) t/a，主要開(kāi)采高爐平爐富礦。目前選礦廠(chǎng)礦石主要由鎮(zhèn)北礦區(qū)供應(yīng)。根據(jù)江蘇省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊(duì) 1975 年 11 月提交的《江蘇省利國(guó)吳莊鐵礦地質(zhì)勘探報(bào)告》， 礦床地質(zhì)儲(chǔ)量 C1+C2 級(jí) 萬(wàn) t， 平均品位 %；主要由 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 號(hào)四個(gè)礦體組成。由于圍巖裂隙巖溶發(fā)育，富水性強(qiáng)，并且分布多條導(dǎo)水?dāng)鄬?，?dǎo)致開(kāi)采過(guò)程中巷道內(nèi)涌水量不斷增大，排水成本成倍增加，并隨時(shí)威脅著井下 設(shè)備 正常運(yùn)行和 礦工的生命安全。 項(xiàng)目實(shí)施的必要性 徐州鐵礦集團(tuán)吳莊鐵礦目前采用井下巷道方式開(kāi)采，由于礦體圍巖裂隙巖溶發(fā)育、富水性強(qiáng)，并且分布多