【正文】 的含量略有升高外，其它化學(xué)組分 含量基本穩(wěn)定，多年變化不大 。 礦區(qū)奧陶系灰?guī)r裂隙巖溶發(fā)育狀況見(jiàn)表 3—1。 （ 2） 深部完整灰?guī)r裂隙承壓 弱 含水帶（簡(jiǎn)稱深部弱含水帶） 分布在淺部含水帶以下或埋藏于煤系地層之下 ， 埋 深較大 ， 裂隙巖溶發(fā)育 差 ， 巖石完整性較好，富水性弱。 地下水 為承壓水，水 頭 高度 20～ 80m， 礦化度 ～，水溫 ～ ℃ ， 水化學(xué)類型為 HCO3—Ca 型 。左右， 帶 寬 10～ 40m，埋藏標(biāo)高 ～ 500m，東端 23 控制到 ZK25 孔，西端延 伸 穿過(guò)津浦鐵路至電 2 孔 。 該含水帶與北東向 含水帶、 F1 含水帶、北西向含水帶之間 分布 的灰?guī)r 裂隙巖溶發(fā)育較差，致使其與其它各 帶之間的水力聯(lián)系比較弱。m)，滲透系數(shù) ～ 。 總體來(lái)看 ， 該 含水層的富水性 相對(duì) 較弱。 深部巖石新鮮堅(jiān)硬，裂隙不發(fā)育， 基本無(wú) 水。位于礦體之下的 侵入 巖體大而厚，分布面積 可 達(dá) 3km2， 礦區(qū)勘探時(shí)有 近 100 多個(gè) 鉆 孔揭露 26 該層，但無(wú)一孔穿透。 石炭系太原組含水巖層 ， 淺部灰?guī)r分布地帶含水比較豐富，但其面積局限，厚度不大，其余均含水微弱；奧陶系 深部 灰?guī)r含水帶富水性也較為微弱；可將二者視為相對(duì)隔水層。但相對(duì)來(lái)說(shuō)，西部地段透水性、富水性較差；東段裂隙巖溶發(fā)育較好，并與 礦床東部 的 北東向 構(gòu)造 破碎帶 連通， 水力聯(lián)系 較密切，透水性、富水性較好。 曾導(dǎo)致 2021 年 6 月 3 日在標(biāo)高 430m中段主溜井巷道 發(fā)生 左幫突水 事故。 2021—2021 年 期間， 礦坑最大排水量為 1780m3/h（ 2021 年 6 月份）。 經(jīng)過(guò) 水位 觀測(cè)， 該 突 水點(diǎn)與 南西方向 相距 1100m 的 ZK39 孔水力聯(lián)系密切 。 除此之外， 在 標(biāo)高 380m 的 Ⅳ 號(hào)礦體 中，施工 外環(huán)水平探水孔時(shí)，進(jìn)尺 30m 處 也 遇 到 溶洞發(fā)生突水， 開(kāi)始時(shí)涌 水量 200～ 300 m3/h，在強(qiáng)大的高壓水頭 作用 下， 鉆具從孔內(nèi)沖出 20 多 m 遠(yuǎn)，并造成傷人事故，但在突水 2h 后出水量逐漸減小，最后斷流。除此之外， 對(duì) 沒(méi)有見(jiàn)礦 的 鉆孔 及 保留的 水位 長(zhǎng)期觀測(cè)孔均未進(jìn)行封孔。 32 裂隙 溶洞充水 突發(fā)時(shí)間短、 來(lái)勢(shì)猛 、 突水量大，對(duì)礦 床開(kāi)采安全具有巨大 威脅 。因此， 礦床開(kāi)采時(shí)，一旦揭露 主要 斷層帶或 者 構(gòu)造破碎帶 ， 地下水就會(huì) 在巨大 水頭壓力 的作用下 大量 涌入 礦坑中 ，產(chǎn)生突水事故 。 34 接觸帶突水 本 礦床接觸帶突水主要指圍巖蝕變帶 中富存的地下水涌入礦坑中 。 它們 雖生成時(shí)間不同，有成礦前后 之別，但均 具 有不同程度的繼承性和復(fù)活性 特點(diǎn) ，并使地層形成階梯狀下降，構(gòu)造 帶拓寬 ，旁側(cè)巖石破碎 嚴(yán)重 ，小錯(cuò)動(dòng)發(fā)育。而礦體附近的圍巖受巖漿侵入作用的影響 ，產(chǎn) 生蝕變 而且裂隙發(fā)育， 強(qiáng)度 大為 降低 ；當(dāng)開(kāi)采巷道或撐子面靠近滲透性、富水性好的含水層、帶時(shí)，采空區(qū)坑道壁、尤其是 蝕變嚴(yán)重及裂隙發(fā)育密度大的軟弱部位 ， 則會(huì)在巨大水壓的作用下產(chǎn)生破裂，導(dǎo)致含水層 、帶 中的地下水涌入巷道，發(fā)生突水事故。這說(shuō)明， XX 礦 床 充水含水層的富水性較強(qiáng)， 地下水補(bǔ)給 來(lái) 源 充沛 ，不 適宜于直接疏降；而 應(yīng)采取堵截 或者堵截與疏干相結(jié)合的治理方式 來(lái) 解決 礦坑 的突水 37 問(wèn)題 較為適宜 。 現(xiàn)有施工設(shè)備、技術(shù)條件完全能夠滿足此項(xiàng)工作要求。 另外， 進(jìn)行 礦區(qū)水害 綜合 治理，還能夠 為企業(yè) 節(jié)約 大量的礦坑排水費(fèi)用。 技術(shù)路線 XX礦區(qū)水害治理 采取 “先查后治、上下結(jié)合、地表疏導(dǎo)防滲、地下帷幕截流 ”的技術(shù)路線 。 水 害 治理經(jīng)濟(jì)條件的合理性 通過(guò) 進(jìn)行 水害 綜合 治理，不但可以保證 井下 生產(chǎn)安全，還可減少防水礦柱 留設(shè)規(guī)模和數(shù)量，提高礦石資源回采率 ，更有效地開(kāi)發(fā)利用鐵礦資源，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)收入 。而 XX 礦區(qū)發(fā)育的幾條含、導(dǎo)水帶規(guī)模相對(duì)較大，裂隙巖溶發(fā)育程度較高，異常反映更為清晰、顯著，探測(cè)效果更好，不存在大的技術(shù)困難。 表 4— 3 疏水系數(shù)計(jì)算表 時(shí) 間 水位降 深 （ m） 計(jì)算標(biāo)高 （ m） 排 (涌 )水量（ m179。 含水層 、帶 中地下水的壓力水頭高度也 是 觸發(fā) 礦坑突水的重要 因素?；?guī)r淺部含水帶埋藏較淺，開(kāi)放性好，可直接 接受降水與地表水體的滲入補(bǔ)給； 斷層帶 和 構(gòu)造 帶 巖石破碎、膠結(jié)疏松， 在地下水 的長(zhǎng)期循 環(huán)運(yùn)移過(guò)程中，不斷被 溶蝕、侵蝕，形成了許多大小不等的溶洞 、 溶隙，為地下水 提供了 良好 的儲(chǔ)存 空間 ； 這些含水帶裂隙巖溶發(fā)育，富水性中等或強(qiáng)，儲(chǔ)存有豐富的地下水，為礦床開(kāi)采過(guò)程中礦坑突水提供了 大量水源。 在 與 礦體 接觸 的 地段 地下水 可 直接涌入礦體中 去， 是需要重點(diǎn)防范的突水部位。 表 4— 2 勘探鉆孔見(jiàn)溶洞統(tǒng)計(jì)表 含水帶 勘 探 線 號(hào) 孔 號(hào) 見(jiàn)溶洞孔深（ m） 充填情況 起 至 高 度 總高度 F3 0 ZK25 無(wú)充填 1 ZK33 棕紅色粘土 6 ZK86 棕紅色粘土 12 ZK122 充填差 16 ZK126 無(wú)充填 F1 2 ZK35 棕黃色粘土 3 ZK57 無(wú)充填 北 東 1 ZK77 無(wú)充 填 北 西 4 ZK101 無(wú)充填 ZK60 估計(jì) 400 兩次處理事故掉鉆桿 800 多m 33 斷層 與構(gòu)造破碎 帶突水 XX 礦 區(qū) 奧陶系灰?guī)r 裂隙巖溶集中 發(fā)育深度 在 ～ 之間 ，平均厚度 ； 超過(guò)此深度， 灰?guī)r裂隙巖溶發(fā)育及 富水性 則主要 受構(gòu)造控制 。這些裂隙 溶洞均位于地下水面以下， 儲(chǔ) 水 量大，連通性好?，F(xiàn)將未來(lái)開(kāi)采可能造成礦坑突水 的 情況 初步進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便今后采礦時(shí)加以防范。 經(jīng) 過(guò) 水位觀測(cè)， 出水點(diǎn)與西部相距 620m 的 ZK29孔水位聯(lián)系密切，該孔 在 標(biāo)高 至 處 見(jiàn)有 的溶洞 。 2021 年 6 月 3 日在 標(biāo)高 430m 的中段主溜井 巷道左幫突水 ， 并 往前進(jìn)方向噴水 ； 開(kāi)始 時(shí)出 水量約 2m3/h，隨 著 坑道 繼續(xù) 向南掘進(jìn) ， 水量不斷增加 。 礦坑平均排水量 ： 2021 年為 1485m3/h， 2021 年為 1130m3/h， 由于 2021 年 12 月到 2021 年 6 月份 期間 ， 在礦區(qū)西部施工 了 部分 注漿鉆孔對(duì) F3 等 斷層進(jìn)行了封堵， 2021 年的礦坑排水量減少為 867m3/h。 北西向含水帶 ： 分布在礦體西南側(cè)， 呈 北西向延伸，與 F1 含水帶水力聯(lián)系不密切 ；但 與淺部含水帶溝通，補(bǔ)給條件良好。 F1 含水帶 ： 東西 向 經(jīng)過(guò) 礦體頂部，由東向西 一直 延伸 至義和莊西部 。 礦床充水因素 分析 XX 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。 屬 于 隔水層。淺部風(fēng)化帶裂隙多被粘土充填，含水甚微。 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 。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 。地下 水 礦化度 ～ ，水溫17～ ℃ ， 水化學(xué)類型為 HCO3—Ca 型。 （ 5） F3 斷層裂隙 巖溶 承壓 中 強(qiáng)含水帶（簡(jiǎn)稱 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。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 ～ (sm)，滲透系數(shù) ～ 。 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 。礦化度 － ， 總硬度 382mg/L， pH 值 ， 水化學(xué)類型為HCO3—Ca 或 HCO3—Ca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。 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(guó)磨山礦井排水量 達(dá)到 萬(wàn) m3/d。 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 。m)，礦區(qū)東側(cè)的 ZK17 號(hào) 孔 單位涌水量 L/(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。 碳酸鹽 巖 類 裂隙 巖溶水 主要賦存于碳酸鹽巖類巖石的構(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 種類型。 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。 XX 礦 區(qū) 的褶皺主要 為 利國(guó)到 XX 附近 的 EW 向短軸背斜， 軸 部由奧陶系組成。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 。左右。 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 。 根據(jù) XX 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 。 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。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)。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。礦石開(kāi)采方式為地下開(kāi)采，豎井提升。 1976 年建設(shè)了選礦廠二期工程：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。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。 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(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（ XX 省 XX 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。以往開(kāi)展的主要地質(zhì)工作分 述如下。 1 1. 緒 論 XX 鐵礦集團(tuán) XX 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。 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 ， 2021—2021 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)。 1981—1983 年， XX 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（ XX 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（ XX 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)工農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)。 礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀 XX 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。根據(jù) XX 省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊(duì) 1975 年 11 月提交的《 XX 省利國(guó) XX 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。 項(xiàng)目實(shí)施的必要性 XX 鐵礦集團(tuán) XX 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)，并且分布多條導(dǎo)水性的斷層，致使在開(kāi)采過(guò)程中，巷道中地下水涌入量不斷增大，并多次出現(xiàn)突水 災(zāi)害 。 氣候 氣候類型 屬于 暖 溫帶 半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明 ，長(zhǎng)年多東南風(fēng) 。其中 微山湖流域面積 9900 km2，庫(kù)容 億 m3， 正 常湖水位 標(biāo)高 31～ 33m，最高水位 （ 1957年） 。 其中 又 以郯城 發(fā)生的 級(jí)地震造成的震害最