4.5.3.1　地下水淹没采区、矿井

矿区开采后，采空区上方的岩层因下部被采空而失去平衡，相应地产生矿山压力，从而对采场产生破坏作用，必然引起顶部岩体的开裂、垮落和移动。塌落的岩块直到充满采空区为止，而上部岩层的移动常达到地表。根据采空区下方的岩层变形和破坏情况的不同，可划分为三带。

（1）冒落带。冒落带是指采矿工作面放顶后引起直接顶板垮落的破坏范围，可分为上、下两部分，下部岩块完全失去已有层次，称不规则冒落带；上部岩块基本保持原有层次，称规则冒落带。冒落带的岩块间孔隙多而大，透水，透砂。

（2）导水裂隙带。导水裂隙带是指冒落带以上大量出现切层和离层的人工釆动裂隙范围。其断裂程度、透水性能由下往上由强变弱，可分为以下几段：一是严重断裂段，岩层大部分断开，但仍然保持原有层次，裂隙之间连通性好，强烈透水甚至透砂；二是一般开裂段，岩层未断开或很少断开，裂隙连通性较强，透水但不透砂；三是微小开裂段，岩层基本未断开，裂隙连通性不好，透水性弱。导水裂隙带与采空区联系密切，若上部发展到强含水层和地表水体底部，矿坑涌水量会急剧增加。

（3）弯曲沉降带。由导水裂隙带以上至地表的整个范围。该带岩层整体弯曲下落，一般不产生裂隙，仅有少量连通性微弱的细小裂隙，通常起隔水作用。煤层采空区冒落后形成的煤层顶板冒落带和导水裂隙带是矿坑充水的人为通道，其特点有：一是冒落裂隙带发育高度达到煤层顶板充水含水岩层时，矿坑涌水量将显著增加；冒落裂隙带发育高度未能达到顶板充水含水岩层时，矿坑涌水无明显变化。二是煤层顶板冒落裂隙带发育高度达到地表水体时，矿井涌水量将迅猛增加，并常伴有井下涌砂现象。

例如，夏甸金矿分布于栖霞复背斜南翼、招平断裂带中段。矿体主要赋存于主裂面下盘的黄铁绢英岩化碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内。矿区范围依据断裂带走向划分，包括主井和Ⅶ号矿井两个生产矿井，开采工程随构造带产状分布于断裂带中。受第四系含水层赋水性和风化裂隙、脉状构造裂隙发育程度限制，矿井涌水量较小，矿井涌水以构造带裂隙水为主。

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图4.31　招平断裂及两侧控矿构造层次结构示意图

随着工程的推进，矿井最深一级中段出水量最大，深度越深，疏干时间及出水量越长。20中段540～541线间断裂带宽近10m，裂隙交错（宽4～8mm），破碎出水情况较为严重，开始时涌水量达30m3/h；24中段石门最后拐弯处调查时出水量达116m3/h，均为原生裂隙破碎或原生共轭裂隙交叉破碎带出水所致。

依附于矿体、并与控矿构造发育一致的裂隙含水带使得构造动力系统对矿床充水起主控作用（图4.31），脉状构造裂隙水为矿井涌水的直接来源。脉状构造裂隙含水带随金矿开采而揭露，受补给条件制约，裂隙含水带与浅部孔隙潜水及风化裂隙水之间水力联系较差。夏甸金矿矿井深部出水主要受NE—NNE压扭性断裂影响，在该方向断裂及与其他方向断裂共生地段破碎出水现象较为严重，裂隙发育数量与破碎涌水量成正比。根据夏甸金矿深部开采工程揭露破碎和出水特征，说明深部脉状构造裂隙水是夏甸金矿深部矿床充水的直接水源，其他水源通过各种破碎充水通道，为矿床出水的间接来源。

4.5.3.2　浸没区地下水环境污染

水库蓄水后库水位升高，地下水位相应壅高淹没矿区，地下水溶解岩体内的化学元素，可能造成使矿区边缘地带大片地带重金属超标，污染矿区周边地下水环境，影响居民环境和农作物、植物的生长（雷鸣，2012）。特别是矿产资源的开采、冶炼等环节的不断推进，重金属对矿区地下水的污染日益严重，污染程度不断加剧，污染范围逐年扩大，矿区地下水重金属污染物主要为Pb、Cr、As、Ni、Cd、Hg、Cu、Zn等（尹一男，2013）。

对河南巩义某煤矿浸水后，区域地下水采集样品，通过化学分析得到样品中元素Cr、Pb、Ce、Co、Y、V的含量高于河南省土壤背景值。对比巩义市地下水元素的平均值可知，Cr元素的含量高出巩义市地下水元素平均值126.5mg/kg；V的含量高出巩义市地下水元素平均值122.7mg/kg；Pb的含量高出巩义市次下水元素平均值49.1mg/kg。与其他地区地下水中Cr元素含量相比，该研究区域内的地下水中Cr元素含量高出其他地区1～16倍（骈炜，2016）。