【正文】 的沖刷、潛蝕下不斷流失，加之施工機(jī)械的震動(dòng)，巖溶裂隙逐漸被沖開，使其中的地下水流入礦井巷道中，造成突水。該點(diǎn)南側(cè)距F1斷層含水帶15～20m，北側(cè)距F3斷層含水帶40多m。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。經(jīng)過水位觀測，出水點(diǎn)與西部相距620m的ZK29孔水位聯(lián)系密切。巷道北側(cè)6m處即為F3斷層含水帶，此含水帶在標(biāo)高370m至375m段發(fā)育有一處直徑5m的溶洞，巖溶水從溶洞順灰?guī)r層間裂隙涌入巷道，突水量80m3/h。但其間的導(dǎo)水通道至今一直未能查清。經(jīng)過水位觀測，該突水點(diǎn)與南西方向相距1100m的ZK39孔水力聯(lián)系密切。2006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。圖4—1 礦坑排水量與大氣降水量關(guān)系對(duì)比柱狀圖 礦區(qū)水害形成機(jī)理 礦坑突水概況**鐵礦自建井開采以來，坑道中出現(xiàn)過大量突水點(diǎn)，但水量較大的突水點(diǎn)主要有三處。另外，由于地下水在含水層中的運(yùn)動(dòng)速度比較緩慢，一般情況下，礦坑排水量最大的月份會(huì)比最大降水量出現(xiàn)的月份滯后1—2個(gè)月的時(shí)間。2006—2008年期間，礦坑最大排水量為1780m3/h（2006年6月份）。礦坑平均排水量：2006年為1485m3/h，2007年為1130m3/h，由于2006年12月到2008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，2008年的礦坑排水量減少為867m3/h。430m水倉中的水使用型號(hào)d45060揚(yáng)程540m、出水量450m3/h的水泵，功率1050kw的電機(jī)六臺(tái)，經(jīng)兩條Ф377mm的管道排至地面。4. 礦區(qū)水害形成機(jī)理及治理可行性分析 礦坑排水現(xiàn)狀及排水量 礦坑排水現(xiàn)狀礦坑排水目前分為480m和430m兩級(jí)。曾導(dǎo)致2006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。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。該含水帶在ZK67孔—ZK84孔一線與礦體接觸，在ZK9孔與ZK77孔一帶處于礦體頂部，最小垂距52m。所以在經(jīng)過礦體且與礦體接觸的地段含水帶中巖溶水可直接進(jìn)入礦體中。但相對(duì)來說，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。F1含水帶：東西向經(jīng)過礦體頂部，由東向西一直延伸至義和莊西部。 斷層與構(gòu)造破碎含水帶裂隙巖溶承壓水F3含水帶：東西向展布于礦床北側(cè)，由東向西一直延伸至義和莊北面與淺部含水帶溝通，再向西穿過津浦鐵路延伸至韓莊電廠供水水源地，而其在礦床中部地段又多處切割礦體。 淺部含水帶裂隙巖溶潛水礦床開采時(shí)，由于礦坑疏干排水影響，導(dǎo)致在礦區(qū)周圍形成區(qū)域性的地下水水位降落漏斗，淺部含水帶中的地下水則通過水力聯(lián)系較密切的FF3斷層帶及其它含水帶間接流入礦坑。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。 礦床充水因素分析**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)。m)，；侵入石炭系中的閃長玢巖，(s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)鉆孔揭露該層，但無一孔穿透。屬于隔水層。水溫22℃，水化學(xué)類型為HCO3—Ca 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，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，(s深部巖石新鮮堅(jiān)硬，裂隙不發(fā)育，基本無水。淺部風(fēng)化帶裂隙多被粘土充填，含水甚微。m)，屬于相對(duì)隔水層?；?guī)r致密塊狀，巖溶、裂隙不發(fā)育，透水性差，富水性弱?？傮w來看，該含水層的富水性相對(duì)較弱。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)鉆孔穿過此層時(shí)，均未出現(xiàn)明顯的漏水現(xiàn)象，富水性比較弱。 石炭系太原組碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶裂隙含水層組成巖性主要為太原組的砂巖、頁巖和灰?guī)r，內(nèi)部順層穿插數(shù)層巨厚的閃長玢巖，；其中灰?guī)r是最主要的含水巖層，在淺部20～50m的風(fēng)化帶，裂隙、巖溶發(fā)育相對(duì)較好，富水性相對(duì)較強(qiáng)，在ZK23孔、ZK39孔、ZK42孔和ZK70孔施工過程中均見到發(fā)育較普遍的蜂窩狀、網(wǎng)格狀溶蝕現(xiàn)象，并且?guī)讉€(gè)鉆孔全部漏水?！妫瘜W(xué)類型為HCO3—Ca或HCO3—Ca、Mg型。m)，～。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。（6）北東向構(gòu)造破碎裂隙巖溶中強(qiáng)含水帶（簡稱北東向中強(qiáng)含水帶）位于礦體東南部，傾向西北，傾角75176。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?！?，水溫17～℃，水化學(xué)類型為HCO3—Ca型。而埋藏在石炭系下部、標(biāo)高430m以下的奧陶系灰?guī)r破碎帶富水性則大大減弱，如ZK74孔、ZK86孔分別在標(biāo)高497m和642m深度遇到F3斷層的角礫巖，均未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象?！?30m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，～(s左右，帶寬10～40m，～500m，東端控制到ZK25孔，西端延伸穿過津浦鐵路至電2孔。（5）F3斷層裂隙巖溶承壓中強(qiáng)含水帶（簡稱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?！?87m，上部與淺部含水帶相通，含水較豐富，(s（4）北西向構(gòu)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。地下水為承壓水，水頭高度20～80m，～，～℃，水化學(xué)類型為HCO3—Ca型?！市ㄐ卧谏畈考鉁缬诨鸪蓭r和礦體之上，平面投影寬度105～250m，埋深在400米以上；～(s（3）F1斷層裂隙巖溶承壓中等含水帶（簡稱F1中等含水帶）該帶西起ZK120孔，經(jīng)過主礦體上部在ZK33孔南與北東向構(gòu)造破碎帶巖溶裂隙含水帶相交，向東延伸至ZK29孔出礦區(qū)。據(jù)以往抽水試驗(yàn)資料，～ L/(s（2）深部完整灰?guī)r裂隙承壓弱含水帶（簡稱深部弱含水帶）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。m)，～。分述如下：（1）淺部裂隙巖溶潛水中強(qiáng)含水帶（簡稱淺部中強(qiáng)含水帶）分布在**礦床中部以南區(qū)域，呈面狀展布，～（ZK83孔），富水中等到強(qiáng)，但具有明顯的不均一性；在風(fēng)井以東勘探時(shí)施工14個(gè)鉆孔，有12個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)漏水，～(s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。礦區(qū)奧陶系灰?guī)r裂隙巖溶發(fā)育狀況見表3—1。淺埋區(qū)灰?guī)r由于長期遭受風(fēng)化剝蝕，裂隙巖溶發(fā)育普遍，巖溶水賦存條件較好。因此，不再單獨(dú)分開闡述。 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。與礦區(qū)勘探期間的水質(zhì)分析成果相比，除總硬度和礦化度兩項(xiàng)化學(xué)組分的含量略有升高外，其它化學(xué)組分含量基本穩(wěn)定，多年變化不大。－，總硬度382mg/L，水化學(xué)類型為HCO3—Ca或HCO3—Ca 另外，礦區(qū)東部和北部地區(qū)的幾處煤礦排水，也對(duì)本區(qū)地下水的徑流與排泄具有一定的影響作用。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。在礦區(qū)西部馬山一帶，隱伏灰?guī)r裂隙巖溶發(fā)育，富水性強(qiáng)—極強(qiáng)，自然條件下礦區(qū)地下水水位高于該區(qū)水位，礦區(qū)巖溶水經(jīng)過此處向微山湖區(qū)排泄；而在礦區(qū)持續(xù)大量排水的影響下，該區(qū)巖溶水出現(xiàn)了反向流動(dòng)的現(xiàn)象，從西往東越過F20號(hào)斷層對(duì)礦區(qū)地下水產(chǎn)生補(bǔ)給。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。（2）地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給礦區(qū)地下水的側(cè)向補(bǔ)給來源主要有南部殘丘地帶巖溶水的徑流和礦區(qū)西部馬山一帶灰?guī)r隱伏區(qū)巖溶水的徑流。在每次較大規(guī)模的降水過后，地下水水位都會(huì)出現(xiàn)不同程度的快速回升現(xiàn)象，說明礦區(qū)巖溶含水層的開放性較好，接受補(bǔ)給的能力較強(qiáng)。 地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄條件 地下水的補(bǔ)給條件礦區(qū)地下水補(bǔ)給來源主要有兩種途徑：一是大氣降水及農(nóng)田灌溉水入滲補(bǔ)給，二是南部及西部地區(qū)巖溶水的側(cè)向徑流補(bǔ)給；其中以大氣降水、農(nóng)田灌溉水的入滲補(bǔ)給占主要地位。位于巖體接觸帶的銅山縣煉鐵廠供水井出水量2860m3/d。（2）巖體接觸型巖體接觸型巖溶水徑流帶，是燕山期巖漿巖侵入奧陶系地層中，導(dǎo)致南部山區(qū)巖溶地下水徑流至巖體受到阻擋富集、儲(chǔ)蓄在巖體前緣的碳酸鹽巖層中并沿接觸帶循環(huán)運(yùn)動(dòng)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。這幾條徑流帶內(nèi)部裂隙巖溶發(fā)育程度較高、地下水接受補(bǔ)給的條件較好，富水性及導(dǎo)水能力較強(qiáng)；尤其F1和F3斷層帶延伸距離遠(yuǎn)、溝通的巖溶含水層范圍大，而且又能匯集南部丘陵地區(qū)的地下水，對(duì)礦床開采具有非常大的安全威脅。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。一般情況下，碳酸鹽巖地區(qū)的張性斷層帶及不同類型地層巖性接觸處的巖溶發(fā)育帶往往會(huì)形成巖溶水的富集區(qū)與徑流通道，起著運(yùn)移和排泄地下水的作用。Mg型為主。m)之間。m)， L/(sm)， L/(s（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)。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。m)；地下水類型以HCO3—Ca型或HCO3—Ca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分布區(qū)域主要在礦區(qū)南部的丘陵區(qū)，以及礦區(qū)的北部、東部地區(qū)，在礦區(qū)南部及西南部呈條帶狀分布，含水巖層寬度在200～400m之間。 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。在礦床范圍內(nèi)，地下水賦存于礦床下部及石炭系中侵入巖體的構(gòu)造裂隙中，賦水空間發(fā)育差，富水性弱，(s 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**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(fēng)化與構(gòu)造裂隙中。在地表淺部巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，易于接受補(bǔ)給，相對(duì)富水；礦區(qū)北側(cè)的原紅衛(wèi)煤礦，在深度55m的風(fēng)化帶中采煤時(shí)，坑道長370m，排水量240m3/d。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，由于無砂層發(fā)育，富水性弱，水文地質(zhì)意義不大。圖2—1 **礦區(qū)地質(zhì)簡圖 礦區(qū)水文地質(zhì)條件 礦區(qū)地下水類型及其賦存特征根據(jù)含水介質(zhì)的巖性特征及地下水的賦存條件，礦區(qū)地下水可劃分為松散巖類孔隙水，碎屑巖類孔隙裂隙水，巖漿巖類裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水四種主要類型。如FFFF5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。該背斜在蔡山、義和莊之間被斷層分成東西二部分，其中義和莊—**部分構(gòu)成**礦區(qū)背斜構(gòu)造的主體。**礦區(qū)的褶皺主要為利國到**附近的EW向短軸背斜，軸部由奧陶系組成。傾向SWW或向東，傾角70176。傾向NNE或向南；另一組走向345176。奧陶系灰?guī)r和閃長玢巖（或閃長斑巖）的節(jié)理裂隙最為發(fā)育，共有兩組：一組走向90176。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。 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造礦區(qū)處于**復(fù)背斜NNE～NE向構(gòu)造帶東北部傾伏端與近EW向基底斷層控制的鄭集—利國煤田兩組構(gòu)造復(fù)合部位。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1m。分布位置主要在礦區(qū)的東部和北部地區(qū)，它們在相似的條件下，表現(xiàn)為多次侵入活動(dòng)，形成了較完整的同源巖漿演化旋回體系，侵入到奧陶系、石炭系和二疊系三個(gè)地層層位當(dāng)中。左右。～20176。地層傾角：礦區(qū)南部40176。表2—1 礦區(qū)地層簡表地 層 時(shí) 代厚 度（m）代 號(hào)地層名稱主 要 巖 性第四系1～10Q亞粘土及鈣質(zhì)結(jié)核亞粘土二疊系上統(tǒng)250P2s石盒子組雜色粘土巖、頁巖為主，間夾砂頁巖下統(tǒng)108P1s山西組頁巖及砂巖互層石炭系上統(tǒng)175C3t太原組灰?guī)r，碳質(zhì)頁巖，砂巖互層中統(tǒng)20～40C2b本溪組灰?guī)r，鐵質(zhì)頁巖及鋁土頁巖奧陶系中統(tǒng)70～97O2c晁所組白云巖及鈣質(zhì)白云巖200O2m馬家溝組豹皮灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r下統(tǒng)70～115O1d大泉組白云巖夾灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖360O1z寨山組灰?guī)r或白云巖夾鈣質(zhì)白云巖7～14O1j賈汪組泥質(zhì)白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，鈣質(zhì)白云巖寒武系上統(tǒng)170～225?3f鳳山組豹皮灰?guī)r、