A. 礦井水文地質條件
一、礦區水文地質特徵
焦作礦區突水頻繁，涌水量大，淹井次數多，從客觀上講，主要受礦區水文地質條件制約。具體表現是區域地下水補給量大；含水層層數多，厚度大，隔水層薄；斷裂構造發育，使各含水層之間水力聯系密切（圖4-4）。
1.區城地下水補給充沛
焦作礦區北為太行山區，海拔標高+200～+1700m，為構造剝蝕的中低山地貌，廣泛出露奧陶—寒武系巨厚（800～1000m）的碳酸鹽岩，地形陡峭，深山峽谷，喀斯特裂隙發育。大氣降水後由地表短暫徑流轉入地下徑流，匯水面積2000km2左右。地下水自北和西北方向向礦區內徑流，在礦區南部受到武陟隆起（前震旦系地層）和斷距千米以上斷層（董村、朱村、耿黃等）的阻擋，使地下水在礦區內排泄。20世紀60年代前以天然泉水的形式排泄地下水，如九里山前泉群總流量達1.6m3/s，20世紀60年代後以礦井排水和工農業用水的形式排泄地下水（Q=9.9m3/s）。
2.斷裂構造控水作用強
礦區內斷裂構造皆為正斷層，EW，NE和NW向3組斷裂構造縱橫交錯，互相切割，形成許多條條塊塊，但沒有破壞奧灰的連續性，使各塊段〔或井田〕奧灰水力聯系密切，形成統一水位。在焦作礦區59次10m3/min以上突水事故中，斷層突水佔58%；100m3/min以上突水7次，其中斷層突水佔85.71%。在14次突水淹井事故中，因斷層突水淹井佔85.71%。這充分說明斷裂構造對地下水的富集、徑流（運移）到突水起重要控製作用。
圖4-4 焦作區域水文地質圖
二、礦井主要含水層及其關系
與礦井充水有直接關系的含水層，自上而下分別是第四系砂礫石含水層、二疊系砂岩含水層、石炭系太原組石灰岩含水層和奧陶寒武系石灰岩含水層。
圖4-5 沖積層柱狀圖
第四系沖積層厚29.39～200.31m，北薄南厚。北部煤層露頭帶附近沖積層厚75～120m，一般85m左右。由黃土、流砂礫石層、粘土和礫岩組成。上部為黃土、流砂礫石和粘土，中下部為礫岩和粘土，含礫岩5～11層，一般6～8層，且主要集中在中下部〔5～7層〕（圖4-5）。礫岩總厚14.66～40.86m，占沖積層地層總厚22.21%～37.24%分布不穩定。上部和底部礫岩含水層具雙層水位，均具承壓水性質。底部礫岩直接覆蓋在奧灰、L2和L8隱伏露頭上。水位變化與奧灰呈同步關系，一般是奧灰水補給沖積層。所以在L8露頭附近沖積層水和奧灰水聯合對L8補給，是演馬庄—九里山井田涌水量大，與其他礦井區別的重要條件之一。
二疊系砂岩含水層分上下兩層，即基岩風化帶裂隙孔隙含水層和二1煤頂板砂岩含水層。基岩風化帶含水層與沖積層水溝通時，富水性極強。淺部回採時，當導水裂隙帶與風化帶溝通時，涌水量很大。如13011工作面回採後頂板水達14.4m3/min。二1煤頂板砂岩含水層富水性較弱，對回採影響不大。
石炭系太原組厚67.1～60.93m，距奧灰5.46～16.67m，一般10m左右，由砂岩、粉砂岩、石灰岩和煤層組成，含石灰岩6～10層（圖4-6）。
石灰岩總厚27.4～41.99m，佔33.62%～55.71%，以L2和L8厚度大分布穩定。
L8厚4.97～13.79m，一般厚8m左右，上距二1煤底板20.65～35.73m，西薄東厚。喀斯特以裂隙發育為主，根據勘探資料，見溶洞為20%左右。全礦現有L8涌水量96.33m3/min，L8水位下降極不均衡，12采區以東水位下降明顯（±0m以下），西翼水位仍保持在+40～+60m。
L2厚10.73～13.77m，一般厚12m左右，上距二1煤底板70.8～82.14m，一般75m左右，下距奧灰10m左右。喀斯特裂隙發育，水位與奧灰呈同步變化。其他礦井L2水位比奧灰低1～3m，而九里山礦二者水位相差不明顯。
本區西部，五灰、六灰、七灰較發育，總厚6～7m，相對削弱了L2與L8之間隔水性質，為垂直導水形成了有利的岩性條件。
奧灰為強喀斯特含水層（圖4-7），厚度大，富水性強，上距二1煤底板91.68～102.17m，一般95m左右。在淺部露頭附近，奧灰與L2、L8、沖積層水力聯系密切；在深部通過斷裂構造補給上覆含水層。
圖4-6 太原統地層柱狀圖
圖4-7 焦作礦區中奧陶系灰岩分層柱狀圖
奧灰水位變化與降水關系密切，豐水期水位保持在+85～+90m，枯水期+70～+75m。1988年7、8兩個月集中降雨450mm後，奧灰水位大幅度上升，最大升幅16.47m，其他含水層與奧灰同步上升，但升幅均小於奧灰。L8水位升幅最大的地段在斷層帶附近。1988年雨季後，全局涌水量增加102.34m3/min，其中九里山礦增加21.67m3/min，（僅12021工作面增加9.88～15m3/min）。
三、突水簡述
1.突水概述
從建井至今發生1m3/min以上突水22次（表4-3）。其中5m3/min以上11次，10m3/min以上6次，30m3/min以上兩次（表4-4），由表4-4可知礦井西部突水次數多，突水量大，因突水頻繁，涌水量大，給礦井安全生產帶來巨大的威脅；特別是礦井兩翼涌水量達85m3/min以上，造成停產狀態。
表4-3 九里山礦井下突水點基本情況一覽表
續表
表4-4 礦井東西部突水情況統計表
2.突水原因分析
（1）突水與採掘關系：按採掘對22次1m3/min以上突水統計出掘進、回採與突水的關系（表4-5）。
表4-5 突水按採掘統計表
由表4-5可知，突水主要發生在工作面回採中，佔80.95%，掘進突水全是發生在底板岩巷中，工作面突水都發生在大頂來壓過程中。突水時，雖有底鼓，但大多數底鼓幅度不大，且持續時間很短就發生突水。
（2）突水與構造的關系：在22次1m3/min以上突水中，因斷裂構造造成直接突水3次，在小背斜上6次。
（3）突水與含水層的關系：在11次5m3/min以上突水中，除頂板水1次外，全為L8直接突水。突水後各含水層水位都有不同程度的變化（表4-6）。
表4-6 主要突水點水位升降統計表
由表4-6可知，L8突水後各含水層水位都有不同程度的下降，值得注意的是突水也引起L2、奧灰、沖積層水位下降，這可能是L8接受淺部混合水補給的依據。
3.12031突水簡況
12031工作面位於12采區東翼。工作面東西走向長435m，南北傾斜寬92.5～130m，回採標高-78～-112.4m（圖4-8）。
煤層走向N5°～50°E，傾向SE，傾角7°～19°。二1煤層厚4.9～7.1m，平均厚6.4m。
二1煤偽頂為炭質泥岩，厚0.2～1.5m，直接頂板為粉砂岩厚7.1m，老頂為砂岩厚12.3m，直接頂板為炭質泥岩和粉砂岩，厚12.3m。
（1）突水簡述：該工作面自1983年6月回採至今已發生4次突水，每次突水都造成工作面停產。
圖4-8 12031工作面平面圖
第一次是1983年7月6日突水。12031工作面1983年4月30日開采，由於偽頂較厚和生產系統不健全，推進速度比較慢。7月6日當工作面推進 26m 時，采空面積達2444m2，工作面在放頂期間，在上安全口處發生底板突水，最大水量27m3/min，穩定水量15～18m3/min。工作面停采後，一方面開掘泄水岩巷，建防水閘門一座，另一方面修復下運輸巷和進行改造工作。
1982年8月13日12皮帶巷突水前，在12采區L8、L2和奧灰三者水位基本一致（+80m左右），突水後L8與L2奧灰水位明顯「拉開」，12031工作面突水前，L8水位+78.05m（底板承受水壓1.9MPa）L2+85.28m，奧灰+85.54m，水位差7m左右。突水後L8、L2、奧灰水位差更大，L8水位下降了8.36m，L2水位下降了0.88m，奧灰水位下降了0.94m（圖4-9）。
圖4-9 12031突水點動態曲線（一）
第二次是1987年9月25日突水。第一次突水後由原開切眼向外80m處另開切眼，於1987年8月完成工作面改造工作恢復生產。1987年9月25日工作面推進23m，采空面積2645m2時，在工作面下風道附近突水，最大水量6.77m3/min，穩定水量5.3m3/min，該工作面總水量由11.9m3/min增至17.23m3/min，12采區總水量已達65.1m3/min。
突水後L8水位下降6.46m，L2下降0.46m，奧灰下降0.41m（圖4-10）。
圖4-10 12031突水點動態曲線（二）
第三次是1988年10月28日突水。第二次突水後因下風道流不出來水，重新掘進一條下風道距第二停采線18m，掘進開切眼使工作面斜長由130m縮小為90m。
1988年9月開采，10月28日當工作面推進25m，采空面積2250m2時，在上安全口和下風道附近兩處發生突水，最大涌水量9.76m3/min，穩定水量7.00m3/min，該工作面總水量由10m3/min增至16.9m3/min。
此次突水正逢雨季，L8水位下降了6.77m，L2下降了0.64m，奧灰下降了0.8m（圖4-11）。
圖4-11 12031突水點動態曲線（三）
第四次是1993年3月30日突水。第三次突水後一二采區處於停產狀態，但防治水工作仍在積極進行，1991年3月開始對12021和12041集中巷突水點進行地面注漿堵水工作，到1992年5月12021突水點已封堵結束。為扭轉長期停產局面，採取綜合治水與生產相結合，吸取外地經驗，縮小工作面，減少礦壓對底板破壞深度。1992年5月開始對12031工作面進行改造，重新掘進一條上風道，距第三停采線24m處掘進切眼，使工作面斜長由90m縮小為30m。
1993年3月10日回採前打開12皮帶突水點放水降低水壓。3月25日工作面推進21.5m，采空面積731m2時，老塘出水0.05m3/min，3月29日8：00推進29m，采空面積1015m2時，水量增加至0.54m3/min，工作面停產兩班。3月30日又開始回採，當推進31m，采空面積1085m2時，大頂突然來壓，16：20水量增加，水色發黃，17：30水量達20.88m3/min，19：58上風道槽尾外3m處上幫出水7.02m3/min，總水量達27.9m3/min。3月31日1：30水量增至32.21m3/min，4月2日3：00水量增至39.05m3/min，4月3日4：50涌水量增至44.74m3/min，最大時47.51m3/min。突水點水量明顯發生四次跳躍式上升。該工作面總水量穩定在41.72～47.35m3/min。
突水後各含水層都有不同程度的下降，沖積層水位下降了644m，L8下降了20.68m，五灰下降了8.1m，L2下降了1.8m，奧灰下降了1.9m（圖4-12）。
圖4-12 12031突水點動態曲線（四）
12031突水後，12021集中巷和12041集中巷兩突水點水量明顯減少，分別減少2m3/min和1.2m3/min。其他突水點水量變化不明顯。
（2）突水原因分析：與水源和水壓的關系密切。突水後在出水點附近施工兩個L8孔，水位+23.75～+26.87m。在標高-100m以上涌水已達55m3/min以上，L8水位仍保持如此的高水位，單位水壓涌水量達3.24m3/min，單位涌水量（m3/min）降深小於1m。說明L8受L2、奧灰和沖積層水補給量大，才會發生如此大的突水。
一二采區位於L8強喀斯特裂隙富水帶上，特別是12031工作面處於一個背斜構造上，北西向和北東向裂隙十分發育，底板岩石破碎，L8喀斯特裂隙更加發育，加上采動礦壓影響極易引起突水。因此造成低水壓突水量大。
一二采區各突水點之間水量消長不明顯，但突水後L2和奧灰水位都有不同程度的下降，說明補給通道各異，補給量大。
（3）治理意見：從突水後水位水量變化可知，12031突水水源與L2、奧灰有明顯關系，並且L8水位上升一次井下涌水量上升一個台階，為防止水量增大，應切斷L2和奧灰補給通道，減少礦井涌水量。因此應對突水點進行注漿堵水。一方面達到減少礦井涌水量，保證礦井安全生產，另一方面可切斷補給通道為根治水害奠定基礎。
四、水化學資料的幾點結論
1990年西安地勘分院應用水化學及環境同位素研究方法，對焦作礦區不同層位地下水源進行采樣、室內分析和測試工作。共采水樣81個，其中沖積層15個，頂板砂岩11個，大原組石灰岩水樣38個，奧灰17個。主要進行水質、微量元素和環境同位素（T.D）3項測定分析其結論如下：
（1）焦作礦區各含水層（Q、C3灰岩、P砂岩、O2）都是由大氣降水補給形成的，不存在古生水源問題。各含水層水中均有一定氚（T）含量被測出，說明本地區地下水30年以前的水體存在很少，以第四系沖積層水和砂岩水貯留時間較長。
（2）L8水受沖積層下滲水影響形成混合水，礦區東部較西部有較大的混合比率。如九里山礦12皮帶突水點沖積層水混入佔31.50%，2＃放水孔（L8水）佔53.8%；演馬庄礦東四半突水點，佔84%。
（3）第四系沖積層水礦區東西部水質化學特徵有較大差異。從東向西，從北向南礦化度及硬度增大，說明與奧灰水補給有關。
（4）奧灰水中沖積層水混入率，礦區東部九里山工人村至演馬庄礦一帶佔23%～86%；西部除焦西三水廠、耐火二廠一帶大於30%外，其他地區均小於20%。
（5）九里山礦13011工作面頂板出水14.4m3/min，按其Na+降低、Ca2+，Mg2+增高，ph下降rNa/rCl比值等接近沖積層水質類型，說明沖積層水混入量較大。
五、補給與通道
九里山礦L8水主要接受奧灰L2和沖積層水補給，其補給途徑主要是來自北部（淺部）和井田內隱伏構造。
北部在煤層露頭附近，奧灰、L2、L8含水層被第四系沖積層覆蓋，通過基岩風化裂隙或構造破裂帶使其互相溝通共同對L8補給。
1.補給
淺部補給，依據連通試驗和突水後各含水層水位變化即可說明來自北部的補給是存在的。
多元示蹤劑連通試驗資料（表4-7），即可說明淺部補給明顯（圖4-13）。①淺部沖積層水有明顯補給，最大流速為155m/h。②淺部L8水與井下突水點聯系密切，最大流速533m/h，而南部聯系不明顯。③淺部補給范圍集中在13～15勘探線間。
圖4-13 九里山礦多元水力連通試驗圖
表4-7 多元示蹤連通試驗成果表
註：分子為時間（小時），分母為直線流速（m/h）。空格為未取樣，「-」為未見到示蹤劑。
淺部含水層（O2～L2）補給問題，未做連通試驗，但根據突水後各含水層水位變化（表4-6）和升壓試驗資料（見下述）均表明淺部12～15勘探線間，為一強徑流帶，補給明顯。另外有下列地段值得注意：
（1）12皮帶巷突水點以西L8水位存在一個很陡的「陡坎」水力坡度733.3‰；
（2）12031突水點（-93m）附近L8水位仍高達+27m（注1孔）；
（3）馬坊泉斷層南北兩側L8觀側孔水位差達20多m，突水後，斷層兩盤水位都有不同程度的下降（S＞5m）。
上述地段即可懷疑深部含水層補給的可能性。
2.導水通道探討
通過突水資料分析奧灰、L2和沖積層水進入L8的途徑有以下幾種情況。
（1）淺部沖積層水通過L8露頭直接補給；L2、奧灰水一方面補給沖積層，另一方面通過基岩風化帶或構造破裂帶垂直向上補給L8。
（2）馬坊泉斷層南北兩盤L8水位差明顯（達20m），北盤高、南盤低，而且突水後兩盤L8水位下降都十分明顯，說明L2奧灰補給L8明顯。
（3）根據一二采區1m3/min以上突水點平面分布和連通試驗資料結合礦井地質構造特徵，認為一二采區L8存在明顯的兩個徑流帶（或稱喀斯特裂隙破碎帶），大致呈近東西向自淺部向深部延展，預計深部富水性較差。
（4）在井田內施工的L2奧灰孔，因封孔質量問題，造成人為的補給通道。如13-2孔，在施工中L2水曾噴出地面10多米，後因套管拔斷而至今未處理。全井田內懷疑有12個L2和奧灰孔封孔質量有問題，其中奧灰3個孔，徐灰29個孔。若按平均每孔導水3～5m3/min，其補給量也是十分可觀的。
另外，根據現有突水點分析，L8水進入巷道只是構造裂隙和礦壓作用產生的破壞裂隙互相溝通而引起突水的。
六、涌水量預計
（1）全礦涌水量：依據突水資料用比擬法和有限單元法計算標高-225m以上涌水量為184.64～187.5m3/min；標高-450m以上涌水量244.8m3/min。
（2）淺部補給量：根據連通試驗流速資料和有限單元法計算補給量33.86～54.7m3/min。
（3）東部涌水量：西部關閉後成為直線補給邊界時，東部涌水量將會大幅度增加，標高-225m以上將達到48.4～58.4m3/min；標高-450m時為94.4～104.4m3/min。
如果西部一二采區補給水源及通道封堵後，東部涌水量將會大大減少，維持現狀。
B. 主要礦山地質環境問題
山東省礦山地質環境問題較多，重要類型為地質環境污染和地質災害。
一、水土污染
(一)地下水串層污染
1.串層污染現狀與危害
淄博市煤炭資源經過長期的開采，特別是20世紀的大規模開采，淄博煤田已進入衰老期，境內礦山相繼閉坑，目前已閉坑的礦山有6處共18個井口。根據設計服務年限，在今後5～10年內，淄博市境內的所有統配煤礦都將閉坑停產。煤礦閉坑、停排礦坑水，改變了地下水系統的原有狀態，對地下水水動力場和水化學場產生重大影響，並引起地下水水質惡化，給當地居民生活和工農業生產帶來不利影響。
淄博市礦區的地下水「串層」污染早在20世紀90年代初便已形成。據1990年12月提交的《淄博市礦區水資源污染調研及防治措施研究》，龍泉428號井奧灰水受上部煤系地層地下水「串層」污染，各組分的含量較其他地段的奧灰水發生了明顯變化。進入90年代末，隨著煤炭資源的日漸枯竭，閉坑停採的國營礦井亦隨之增多，其中以淄川境內閉坑的礦井最多，該區共有國營煤礦7個，獨立生產井13眼，截止到1996年已有7眼報廢，其他各井亦都屬衰老礦井，也將先後停采報廢。目前已停採的7個獨立井口其開采范圍從北部羅村鎮的聶村和雙溝鎮的雙溝一線，南到龍泉鎮的麓村和南旺一帶，西部以王母山斷層為界，東部沿10層煤風化帶為界，面積約57km2。部分礦井停止排水後，地下水位急劇上升。如原寨里煤礦北斜井1996年2月初停止抽水時，礦井水位由－24m急劇回升，至今已上升至+24m左右。礦坑水位的大幅度上升已對礦區煤系下伏奧灰水及上部砂岩裂隙水形成了不同程度的污染。其中以洪山煤礦大吊橋至小吊橋一帶的奧灰水受污染最為嚴重，地下水中SO2－4平均含量1265.4mg/L，超出生活飲用水標准5.06倍，總硬度平均含量1517mg/L，超標3.37倍。其含量不但遠遠高出外圍地段的奧灰水，而且較礦區部分井孔終孔時奧灰水質發生了明顯變化。大吊橋133號孔，1993年7月份的水質分析結果表明，奧灰水中SO2－4含量已達1320.82mg/L，總硬度1664.0mg/L。很顯然，礦井水(包括煤系劣質裂隙水)位的上升，已對礦區部分地帶的奧灰水形成了「串層」污染。
2.污染通道
礦坑水污染岩溶水屬串層污染，其中必有污染通道，在洪山煤礦區礦坑水與岩溶水可能溝通途徑有3種:一是斷層構造;二是坑道鑽孔;三是供水井。據初步調查，洪山礦區周邊雖為斷裂構造包圍，但礦區內斷裂不發育，存在少量小規模斷層，有的未能溝通兩者水力聯系，對采礦有威脅的斷裂在開采過程中已實施了有效的注漿封堵，因而在開采期間未發生大的突水事故。洪山煤礦確實存在坑道供水鑽孔，但隨地面供水井的施工，為保證礦山安全生產，該礦從1979年到1982年先後5次對井下鑽孔實施了有效封堵，共減少坑道涌水量17308.8m3/d。封堵各類充水水源是礦山的一貫做法，其目的就是為了減少排水成本，保證安全生產。因此，溝通礦坑水與岩溶水的主要途徑就是供水井。如前所述，本區開采岩溶水的供水井多數要穿越煤系地層，但早期施工的供水井和部分農灌井根本沒有止水措施。有些供水井成井質量低劣，止水效果不好。另有部分供水井止水套管被礦坑水腐蝕或因煤礦采空區地層變形井孔扭曲，導致止水工藝失效。所有這些，都溝通了優質岩溶水與劣質煤礦礦坑水的水力聯系。
盡管早已存在奧陶系含水層與礦坑水溝通的事實，但在煤礦正常生產期間，由於疏干排水，礦坑水位被降得很低，遠低於同期奧陶系岩溶水水位(兩者水位差多在40～50m)，岩溶水補給礦坑水，因而不存在礦坑水串層污染岩溶水問題。但一旦煤礦閉坑，停止疏排礦坑水，導致礦坑水水位的急劇抬升，當礦坑水水位高於岩溶水時，首先在溝通水井部位產生串層污染，之後污染不斷擴散，污染范圍也逐漸增大，直接危及生活和工農業生產供水(圖9-5)。
淄博煤田洪山煤礦正常開采期間，礦坑水位被降至－24m以下，同期奧陶系岩溶水位在30～50m。1994年4月洪山礦批准報廢，1996年7月礦坑水位已升到+45m，1997年8月礦坑水位上升到+73m水平，礦坑水沿斜井自流地表，而此時岩溶水位卻因過量開采降至5m左右，礦坑水位高於岩溶水位近70m，從而導致大量礦坑水反向補給岩溶水，造成供水井串層污染，水質急劇惡化，洪山煤礦所在的羅村一帶居民吃水困難，工農業供水發生危機，社會影響極大。
3.串層污染成因
石炭、二疊系煤系地層一般由砂岩、頁岩、灰岩、煤層等互層組成，煤層是相對隔水層，在天然條件下，煤系地層中各含水層因煤層的阻隔，使彼此之間的水力聯系較弱。煤層采出後，礦層頂板(含老頂板)產生斷裂並錯動，層位發生位移(塌陷)，且在采動影響帶內出現大量裂隙，甚至使上下含水層與河水發生水力聯系，破壞了地下水賦存條件。礦井停止排水或排水量減少後，隨著含水層地下水位的不斷上升，一方面使淺埋區優質地下水通過各種導水裂隙充入采空區轉化為礦坑水形成污染，或礦區深部承壓含水層的劣質水通過采空區與上部含水層發生水力聯系，造成對地下水(煤系砂岩裂隙水)的「串層」污染;另一方面，當劣質礦坑水水位高於下伏優質奧陶系灰岩岩溶水水位時，將滲漏補給並對其形成「串層」污染。
淄川區位於孝婦河流域的中上游地帶，是淄博煤田的主要集中分布區，礦井的大面積閉坑與停止排水，不僅對礦區及下游的工農業生產和人們生活造成嚴重影響，同時對流域生態環境將造成嚴重破壞，因此，如何妥善處理礦井排水與污染之間的矛盾，有效地遏制礦坑水對地下水環境的污染，已是目前的當務之急。
(二)油氣開采區散落油污染
山東省油氣資源豐富，主要分布在東營市及濱州市。多年來，油氣開采活動對區內地表水、地下水和土壤環境已造成不同程度的污染。
1.東營市採油污染現狀
石油開采業為東營市首要污染行業，其污染負荷佔全市跨行業污染負荷的49.5%。據東營市地質環境監測報告(1996～2000年)，在該市常年監測的11條河流中，除黃河污染較輕外，織女河、陽河、淄河、小清河、廣利河等10條河流污染較重，其中石油類檢出率和超標率均高達100%，平均含量1.314mg/L，最大超標倍數(地表水環境質量標准Ⅲ類)70餘倍。近岸海域石油類檢出率亦較普遍，且多有超標現象，如鹽業養殖區和自然保護區內石油類超標倍數皆為2倍多。
東營市地下水污染尤其是石油污染非常普遍，由於廣泛分布不能飲用的鹹水，故危害並不突出，但在淺層淡水分布區此種危害較明顯。1999年對淄河沿岸地下水污染現狀調查表明，淄河沿岸淺、深層地下水均受到不同程度污染，污染因子以油類為主，其次為CODCr、礦物質等。淺層地下水受污染面積45.8～52.5km2，深層地下水中油類檢出最大值為1.32mg/L。
圖9-5 閉坑礦山串層污染示意圖
2.濱州市採油污染現狀
據濱州市地質環境監測報告(1996～2000年)，對區內小清河、朱龍河、孝婦河、支脈溝、德惠新河等10條河流水質監測表明，河水中石油類檢出率及超標率(按地下水Ⅲ類標准)高達100%，平均含量1.667mg/L，最大超標倍數100餘倍。下河、單寺、杜店、小營、純化5個集中採油區地下水已遭受石油類污染。
二、礦山地質災害
目前山東省礦區地質災害問題較為突出的礦種為煤、鐵、金、建材、石膏、滑石礦等。主要災害有采空塌陷、岩溶塌陷、礦坑突水等。
(一)采空塌陷
采空塌陷是山東省礦區最主要的地質災害，涉及煤礦、金礦、鐵礦、石膏、滑石等礦種，其中以煤礦采空塌陷造成的危害最為突出。伴隨采空塌陷出現的往往還有地裂縫、山體開裂等。采空塌陷主要分布於煤礦采空區，其次是金、鐵礦及石膏、滑石礦等采空區，但從突發性和對人民的生命財產安全上來講，又以金、鐵、石膏、滑石礦更為嚴重。全省17個城市中有10個存在規模不同的采空塌陷。塌陷面積規模較大的依次為泰安(主要分布於煤炭資源豐富的新泰、寧陽、肥城三地)、濟寧(主要分布於兗州及濟寧煤田)、棗庄(主要分布於滕州及陶棗煤田、嶧城及底閣石膏礦區)、萊蕪(四大國有煤礦區、張家窪及小官莊鐵礦區、萊蕪鐵礦馬庄礦區)、煙台(主要分布於金礦資源開采強烈的招遠、萊州、牟平及龍口煤礦區)。
采空塌陷是由於礦層(體)采出後，采空區上方岩層在重力作用下發生彎曲、離層以致冒落形成的。按岩石的破壞程度，自采空區地表可劃分3個不同的變形影響帶，即冒落帶、裂隙擴展帶和彎曲變形帶。有關資料表明，冒落帶與裂隙帶影響高度是礦層開采厚度的十倍甚至數十倍，當采空區冒落帶影響到地表時，地表出現塌陷坑;若只有裂隙帶發育到地表，則地表以地裂縫為主;當三帶均發育時，彎曲變形帶上方地表往往形成塌陷盆地，盆地中心下沉深度最大，邊緣最小。由於塌陷體的四周斷面與水平面的夾角較大，故塌陷盆地面積一般略大於采空區面積。
采空塌陷的影響因素錯綜復雜，其發生發展過程及地表形態特徵主要取決於礦層條件、頂板岩性特徵、地質構造和采高、開采條件等。
采空塌陷是危害極大的礦區地質災害之一，它使地表植被、土壤及地層結構遭到破壞，嚴重惡化了自然生態環境，其所造成的經濟損失是巨大的，直接影響著人們的生活、生產環境，嚴重威脅著人們的生命財產安全，制約著國民經濟可持續發展健康發展。對人們生產、生活產生重大影響，山東省煤炭資源大多集中分布於山前平原及山間平原內，這些地段土地肥沃，地勢平坦，又常是村鎮集中、人口稠密的地段。因此，采礦引發的地面塌陷不但使其影響范圍內的大量村莊被迫遷移、建築物遭受破壞，而且使大面積良田因受地形起伏過大、地面積水、地裂縫等影響而荒廢或絕產，浪費巨大的人力物力財力，甚至發生死亡事故。除去因煤炭開采而搬遷居民地的費用不計，按每畝年創收2000元計算，每年新增塌陷地約20km2，每年損失就達6000萬元;荒廢5年就會損失3億元。根據經驗，塌陷地若要實現復墾，每畝需投入資金平均在10000元以上，因而每年因採煤引起的地面塌陷所造成的經濟損失，在不包括道路維修、建築物拆遷費用前提下，仍在1億元以上，這是一個非常可觀的數字。采空塌陷還嚴重破壞公共設施、道路交通，對深部采礦構成威脅，對地表水及地下水資源產生破壞。
據近幾年調查資料，山東省各類礦山采空塌陷面積為403.01km2，其中煤礦采空塌陷最大，占采空塌陷面積的97%。各主要礦種的采空塌陷現狀分述如下:
1.煤礦區采空塌陷
山東省採煤歷史悠久，開采方式從以往的小規模開采轉入現今的機械化深部大規模開采，隨著采空面積和采空范圍的不斷擴大，各採煤區相應的發生了一系列規模不等、形狀各異的采空塌陷。據不完全統計，全省因採煤造成的采空塌陷已達800餘處，累計塌陷面積392.625km2，其中農作物絕產面積大於50km2，平均萬噸煤地面塌陷率達0.0037km2。山東省煤礦區采空塌陷情況見表9-3。
表9-3 山東省煤礦區采空塌陷情況統計表
塌陷的平面形態多為圓形、橢圓形的塌陷盆地，盆地中心下沉深度各地不一，最大下沉深度12.5m(肥城王瓜店)，最小下沉深度0.1m(棗庄黃庄煤礦)。其中塌陷區最大下沉深度小於1.5m，地表形態相對變化較輕的塌陷面積累計124.6km2，佔全省總塌陷面積的31.74%;塌陷區下沉深度大於1.5m，地表形態相對變化較大的塌陷面積累計268.03km2，佔全省總塌陷面積的68.26%。後一類塌陷分布區，地表地形起伏較大，在第四系沉積厚度較大或地下水位埋深較淺的地段，常形成季節性乃至常年性積水窪地，導致土地復墾困難或不能復墾。據不完全統計，目前，全省部分老塌陷區的常年積水面積已達48.2km2以上，造成了耕地的大面積絕產。
由於各地區成煤條件(厚度、埋深、頂底板岩性等)的差異，以及各採煤區開采方式的不同，使得各采區采空塌陷的發育規模差異較大。省內濟寧、棗庄、泰安、龍口、臨沂、淄博和坊子七大採煤區，除淄博採煤區的采空塌陷的發育規模較小外，其他地區的采空塌陷均較嚴重。尤其以濟寧、棗庄、泰安三地市所轄煤田區的采空塌陷最為嚴重，累計塌陷面積達312.81km2，佔全省采空塌陷總面積的79.67%，不但塌陷分布面積大，下沉深度深，而且積水面積廣，造成的損失和社會影響亦極大。
(1)濟寧煤礦區
主要包括兗州煤田、濟寧煤田，可採煤層2～3層，煤層傾角8°～12°，厚度8～12m，最大18.77m，煤層埋深200～1000m不等。現有煤礦礦山企業40個。自1968年以來，各礦井陸續建成投產，現年生產能力達4838萬t，開采深度100～600m。近年來，因長期大規模開采地下煤層，導致了采空區地面塌陷的相繼發生。據不完全統計，區內采空塌陷面積已達127.96km2，占礦區總面積的9.91%，其中已復墾面積36km2。下沉深度一般2.5～7.5m，最大達9.2m。由於塌陷區下沉深度普遍較深，地形起伏較大，而且塌陷區第四系沉積厚度大，因此，各塌陷多為常年或季節性積水盆地。據不完全統計，塌陷區累計積水面積達20km2，平均積水深度4m。
(2)棗庄煤礦區
棗庄礦區采空塌陷主要分布於區內的西北部、中部、東南部的山前平原區，區內煤田有:陶棗煤田、官橋煤田、滕州煤田和韓台煤田，礦區面積1546km2。可採煤層6層，其中以石炭系太原組第十四層煤(煤層厚度1.4m左右)和二疊系山西組第三層煤(煤層厚度3～8m)為主要開采層，煤層埋深20～500m不等。礦區內現有採煤礦山企業18個，自1965年至今相繼發生采空塌陷，累計塌陷面積達79.01km2，占礦區總面積的5.1%。目前，采空塌陷主要集中於陶棗煤田，塌陷面積45km2，其次是滕州煤田和官橋煤田，塌陷面積分別為27.51km2、6.5km2，塌陷區下沉深度一般為1～2.3m，最深9m(柴里煤礦)。
(3)泰安煤礦區
泰安市是山東重要的煤炭生產基地，煤礦主要分布於肥城、新泰、寧陽等地，含煤面積840km2，佔全市總面積的10.8%，可開采面積240km2。可採煤層5～8層，煤層平均總厚度2.5～8m。全市現有煤礦礦山企業81個。采空沉陷主要分布於肥城市、新泰市及寧陽縣煤田開采區，以肥城煤田沉陷面積最大，對地質環境、工農業生產及城鄉建設破壞最為嚴重。目前，全市累計沉陷面積已達105.84km2。
2.鐵礦區采空塌陷
省內鐵礦采空塌陷相對較輕，盡管目前濟南、萊蕪、淄博等鐵礦主要產地的礦山開采已具規模，但由於礦石采出後對采空區大都進行了尾礦充填，因此，鐵礦采空塌陷的發生得到了有效地控制。據調查，至2002年底，全省僅發生3處采空塌陷，萊蕪2處、淄博1處，累計塌陷面積2.673km2。
(1)淄博黑旺鐵礦朱崖礦區廟子區采空塌陷
發生於1987年10月7日，塌陷的形成具有突發性特點，塌陷的平面形態呈長條狀，長310m，寬8～12m，深6～8m。坑內陷入8戶人家，死、傷各12人，百餘間民房遭受不同程度破壞。
(2)萊蕪張家窪小官莊鐵礦區采空區塌陷
小官莊鐵礦采空區塌陷發生於小官莊東、西采區，累計塌陷面積2.3km2，塌陷的平面形態呈圓形盆地狀，其形成過程具漸變特徵。塌陷盆地形成之初，首先在采空區上方產生小范圍的地表沉降變形，之後，地表變形范圍及沉降量由邊緣向中心逐年增大，年沉降率0.69m(西采區)，至沉降中心出現圓桶狀塌坑。塌坑直徑10～30m，深20m，塌後坑中有積水，塌坑發生後地面沉降仍呈繼續發展趨勢。
(3)馬庄鐵礦采空區塌陷
馬庄鐵礦采空區塌陷發生於馬庄鐵礦區內，累計塌陷面積0.37km2，塌陷區沿采空區呈條帶狀延展1000m分布，最大塌陷坑深達10m，現塌陷已呈穩定狀態。目前，馬庄采空區採用了尾礦充填新技術，采空塌陷得到了有效控制，今後一般不會發生采空塌陷。
3.金礦采空區塌陷
金礦采空塌陷主要分布於膠東金礦區的招遠、萊州、牟平、威海等地。據不完全統計，到目前為止，金礦開采區發生采空塌陷160多處，累計塌陷面積約0.851km2。塌陷的形態多為條形塌坑，走向與礦脈走向一致。塌坑兩側邊坡陡立，地表岩體內沿礦脈走向的張性裂隙發育，裂隙寬度可達20cm，受礦脈地質特徵和開采規模的控制，塌坑的發育規模(長、寬、深)差異懸殊。塌坑長度一般十餘米至數十米不等，最長達800m。
4.石膏、滑石等礦區采空塌陷
山東省石膏礦儲量十分豐富，石膏生產量呈逐年上升，產量供大於求，因此礦區采空塌陷也越發突出。目前采空塌陷主要分布於臨沂市平邑縣、蒼山縣石膏礦區和棗庄底閣石膏礦區，累計塌陷面積1.774km2。2001～2002年度臨沂市、棗庄市國土資源局成功預報了兩起石膏礦采空塌陷，避免了重大的人員傷亡和財產損失。
(1)平邑石膏礦區采空塌陷
面積0.038km2，2001年8月26日，平邑縣卞橋鎮石膏礦采空區發生地面塌陷，面積1萬多平方米，中心區塌坑深5m多，塌陷上方正對著小東庄30多戶村民住宅。由於預報成功，避免了小東庄116戶村民的人員傷亡和財產損失。
(2)棗庄底閣石膏礦區
現有石膏礦山21個，多數礦山已有近20年的開采歷史，開采規模已基本趨於穩定。采空沉陷始於1990年，現有塌坑16處，沉陷坑多呈東西向長條狀，采空塌陷面積1.72km2，塌陷區下沉深度一般0.5～2.5m，最深處達7m。2002年5月20日21時，嶧城區底閣鎮市聯營石膏礦區發生一次大規模地面塌陷，一次連片塌陷面積達214畝，後又續塌40餘畝。由於監測准確，預報成功，避免了正在作業的6個礦井的400餘名礦工的傷亡，避免經濟損失460餘萬元。
(3)滑石礦采空區塌陷
主要分布於棲霞、萊州等地，現已發生采空塌陷3處。最大的一處發生在萊州市滑石礦采空區，塌陷形態為橢圓形盆地狀，面積約0.45km2，塌陷中心下沉深度3m左右，該塌陷的發生對位於其西部的萊州市滑石礦構成了很大威脅，目前礦院圍牆已有多處傾斜開裂，牆體裂縫最寬可達10cm。
(4)重晶石礦采空區塌陷
臨沂、濰坊等地在開采重晶石礦的過程中，曾先後發生較大規模的采空塌陷，並造成了嚴重的人員傷亡事故。1981年10月，臨沂市臨沭縣曹庄鎮大哨村南500m的重晶石礦區發生采空塌陷，致使井下正在采礦的工人6人傷亡;濰坊高密市王吳鄉東南西化山村附近的重晶石礦區，1982年至1986年間，亦發生兩次采空塌陷，塌陷的平面形態為條帶狀，塌陷中心最大塌陷深度5m，累計塌陷面積4.5km2。其中1982年發生地面塌陷時致使4人死亡，直接經濟損失20餘萬元;1986年礦區又形成一寬5m，長50～60m，深4～5m的塌坑。塌陷發生後，對部分地段進行了回填，到目前為止，礦區未再發生地面塌陷。
(二)岩溶地面塌陷
岩溶地面塌陷是一種發生在隱伏碳酸鹽岩地區的突發性地質災害。全省因開采固體礦產而引發的岩溶塌陷面積約30.6544hm2。相對於采空塌陷，岩溶塌陷面積較小，目前只局限於萊蕪鐵礦區、蒙陰洪溝煤礦區、沂南金礦區3個礦區。
1.萊蕪鐵礦區
礦區內分布著十餘處不同規模的熱液交代式鐵礦，自20世紀50年代末相繼建礦開采。塌陷最早發生於谷家台礦區，1973年穀家台礦區大抽水，當水位降深22.4m，涌水量21385m3/d，趙庄「天窗」及其附近，沿張公清斷裂東側發生走向北北東向的突發地面塌陷群，較明顯的塌陷有12處。目前，礦區地面塌陷已發展到117處，累計塌陷面積6320m2。塌陷的形態多為井筒狀或壇狀，直徑0.4～35m，可見深度0.4～13m。塌陷造成了部分農田被毀，房屋開裂，給人們生命財產安全造成很大威脅。據調查，受岩溶塌陷影響，礦區范圍內至今已有10個自然村328戶被迫搬遷，不需搬遷但要維修的危房戶有996戶。
2.蒙陰洪溝煤礦區
1991年5月28日，洪溝煤礦地下150m處巷道發生突水事故，巷道內地下水位以2.4m/h的速度上升，次日凌晨礦井全部被淹。與此同時，距突水點0.4km的洪溝村西南、洪溝河東岸出現塌陷坑69個，形成塌陷高峰。隨後，5月30日～6月3日又相繼發生地面塌陷，使礦區塌陷達到78處，最後1處發生於1992年3月18日。塌陷坑群沿洪溝古河床東側分布，在長2000m、寬400m的范圍內出現塌坑148個。形態多為圓形井筒狀，直徑2～10m，可見深度3～5m，最深15m，最淺0.5m，累計塌陷面積約0.3km2。
3.沂南金礦區
1992年3月21日晚，沂南金礦發生突水，之後突水點上部地面即發生地面塌陷。塌陷分布於銅井鎮東南1000m的銅井河床內，共有塌陷坑13個，直徑1.5～7m不等，可見深度4～10m，累計塌陷面積約224m2，塌陷區內的塌陷坑現已填平。
(三)崩、滑、流等重力地質災害
采礦引發的岩體開裂、崩塌、滑坡等重力地質災害主要分布於膠西北中低山金礦開發區，金礦脈沿山體被采出後，如果不及時進行回填處理等，即可引發上覆岩體開裂、崩塌等。目前，在煙台市的招遠、龍口、萊州、牟平等金礦區，此類重力地質災害非常普遍，金礦毛石、尾礦不合理堆放引發的渣石流在區內也時常發生。另外，石材開發易造成邊坡失穩，產生崩塌、滑坡等，此類地質災害主要分布於魯中南、魯東石材開發區。
1.矸石堆引發的重力地質災害
矸石堆自然安息角38°～40°，在人為開挖和降雨等外力作用下，易失穩引發重力災害，如渣石流、坍塌等。自20世紀80年代以來，省內已發生較嚴重的矸石堆重力災害10多起，造成20多人死亡，多人受傷。山東省棗庄煤礦北煤井一矸石堆於1994年發生坍塌，導致17人死亡、7人受傷。2002年，棗庄蔣庄煤礦一座高50餘米的自燃矸石山發生塌落事故，主要原因是礦主經營煤矸石山卻無任何保護措施，山體下部被挖成垂直狀，上部因震動向下滑動，造成一輛汽車被埋燒焦，1人被燒焦，4人嚴重燒傷的嚴重事故。目前，全省多處礦山存在矸石堆重力地質災害，如淄博礦業集團有7處矸石堆存在坍塌隱患。夏庄礦矸石堆坍塌，已危及附近居民的安全，應引起有關部門的重視。
2.尾礦壩引發的重力地質災害
尾礦壩失穩造成的災害在全省礦山中時有發生，主要分布於膠東金礦區。尾礦穩定性危害表現形式有兩種:
1)水和風力的常規搬運作用造成的水土流失;
2)尾礦渣石流及尾礦庫壩等重力穩定性問題。
其中以後者危害更為嚴重。1997年8月，招遠金礦玲瓏選礦廠尾礦庫排水斜槽蓋板發生斷裂損壞，山洪挾尾礦砂順流而下，沖毀台上村果園10餘畝，農田25畝，淤塞小型水庫一座，17戶村民無家可歸。1989年，招遠金礦九曲蔣家礦區太坑巷道大量涌水，涌水把蔣家村尾礦庫壩沖毀造成渣石流，造成直接經濟損失50多萬元。九曲蔣家村另一座尾礦庫壩由於設計及施工質量差，也曾在汛期發生塌滑事故，造成較大經濟損失。玲瓏鎮羅山河兩岸堆放著幾十座尾礦庫，每年汛期都有大量尾礦砂淤積到界河床中，需花費大量的人力、物力清淤，給當地的經濟發展造成很大影響。
三、資源毀損
(一)礦業開發佔用及破壞土地資源
目前，全省礦山企業礦區總面積約8049.76km2，佔全省國土總面積的5.1%。礦山開發建設佔用及破壞土地的類型主要為耕地。礦山開發佔用及破壞土地的方式主要有露天采礦場、固體廢料場、尾礦場、地面塌陷區等。山東省土地利用率較高，2007年全省耕地面積707萬hm2，人均耕地1.066畝，低於全國人均水平。近幾年耕地面積逐年下降，由1990年的103013萬畝降至2007年的9480萬畝。
(二)地貌景觀的破壞
近年來，山東工程建設高速發展(全國水泥生產第一大省及高速公路通車里程最多省份)，對水泥、砂石料等各種建築材料需求量大增，特別是建材礦山數量迅速增多，其點多、面廣，影響范圍幾乎涉及城鄉各地，其開發引發的植被破壞、水土流失、景觀損失等生態環境問題十分突出，礦山生態環境恢復工作難度非常大。長期的露天採石、采砂、采土和工程施工建設，留下或正形成許多採石(砂、土)坑、挖掘面、滾石帶和眾多廢石(土)堆，嚴重破壞了地質地貌形態，使原本美麗天然的地質地貌景觀變得滿目瘡痍，惡化了自然生態環境。
C. 主要水害治理
5.5.4.132051工作面突水治理
32051工作面發生過多次出水:
2004年11月12日4∶05，綜采工作面下切口機頭以上2-3架，11架，16架多處底板裂隙出水，下副巷水量達230m3/h，水無色無味，用手觸摸感覺不到壓力，由於水量較大，影響了工作面的安全生產，致使工作面停產治水，經分析涌水水源為L7－8灰岩。
2005年1月1日5時，工作面下端出水，水量20m3/h左右，至6∶30，水量10m3/h，10∶00水量20m3/h，6架煤層底板出水，水量40m3/h，略帶壓力，剛開始出水時水色發灰黑，含泥。
2005年2月12日8∶30，工作面切巷41架、21架底板出水，總水量70m3/h，略帶壓力，剛開始出水時水色發灰黑，含泥。致使工作面停產5d治水。
2005年6月5日4∶00，工作面切巷80～86架出水，水量20m3/h;6月6日17∶00，15架出水水量15m3/h，20架出水水量2m3/h，33～34架出水水量40m3/h，60架出水水量5m3/h，65架出水水量30m3/h，80架出水水量3m3/h，84～85架出水水量25～40m3/h，工作面總出水量150m3/h，致使工作面停產6d治水。
2005年8月4日，工作面推進到第五鑽巷時，采切巷22～24，18，10～15架及5架底板再次出水，且出水點位置不固定，采切巷內當班水量增大到50～200m3/h，到8月6日零點班，采切巷內水量減小到60m3/h以下，但出水集中到工作面下尾巷。
鑒於32051工作面多次出水，從出水特徵看，煤層底板不完整，存在多處裂隙帶，目前31051工作面還有約400×104t儲量急需開發，因此需封堵現有突水點，並對工作面煤層底板進行注漿加固。井下底板注漿改造，受空間和運輸條件所限，難以進行大流量連續注漿，需建立礦井注漿系統，對底板進行注漿加固改造。
5.5.4.221采區突水治理
1992年6月17日，21采區－110m水平東大巷向東掘進過程中發生滯後突水，最大突水量900m3/h，至6月26日水量穩定在780m3/h左右，使－110m水平總涌水量由420m3/h猛增到1200m3/h，超過了－110m水平原有裝機的總排水能力1000m3/h。緊急增加一台大泵和一趟排水管路後才使－110m水平排水能力與涌水量基本持平。雖然保住了－110m水平未被淹沒，但這次突水災害不僅威脅了全礦井的安全生產，使每月排水電費凈增20餘萬元，更使本已緊張的采區接替變得更為緊張。1992年10月29日，就在局礦對該突水點進行注漿封堵的過程中，－21采區－110m水平東大巷向西掘進頭再次發生滯後突水，突水量756m3/h，21下山及－110m水平繞道、泵房、水倉及－110m水平東大巷全部淹沒，使+50m水平的排水能力達到滿負荷，存在全井被淹沒的危險，被迫全礦井停產堵水。
裴溝礦21采區突水被淹後，鄭煤集團地勘公司先後堵水12次，在地面對突水點進行注漿封堵，採用先堵塞突水巷道，創造靜水注漿條件，然後再封堵突水點的方法成功堵水。堵水過程中採用了國內先進的射流造漿系統和旋噴固砂等工藝，對21采區堵水的成功起到了決定性的作用。於2004年3～4月份水量明顯減小。最後，21采區水量基本穩定在30m3/h左右，基本上完全堵住了當時的中奧陶統突水。但21采區地質構造復雜，采空區已被積水充滿，21采區700×104t儲量重新開發必須提前考慮奧灰水的防治問題。21采區恢復開采過程中將受到老窯水、底板水的威脅，預計21采區正常涌水量500m3/h，最大涌水量800m3/h。首先應完善21采區排水系統，對突水點進行井下封堵，減少礦井涌水量，對老窯水進行探放。
5.5.4.3煤層底板高壓灰岩水帶壓開采研究
裴溝礦主要受煤層中奧陶統灰岩含水層水和太原組薄層灰岩水的威脅。其中L7－8灰岩含水層上距二1煤底10m左右，岩溶裂隙發育不均勻，富水性相對較弱，連通性較差，但在局部區域富水性較強，對礦井的安全生產構成威脅;中奧陶統灰岩平均厚度80.47m，上距二1煤底80m左右，岩溶裂隙發育含水豐富，連通性較好，該含水層與下伏寒武系灰岩為連續沉積，目前奧灰水位98m。由於中奧陶統灰岩富水性強，連通性好，難以疏干，對礦井的安全生產構成嚴重威脅。隨著生產逐步向深部延伸，礦井採掘生產受底板L7－8，L5－6、L1－3、中奧陶統灰岩承壓含水層地下水的威脅日趨嚴重。因此需進行二1煤帶壓開采研究。
(1)進行二1煤帶壓開采水文地質分區
在井下布置兩個水位中間指示層孔，進行水文地質鑽探，並利用鑽孔取芯進行煤層底板阻水性能試驗，測定煤層底板帶壓系數，指導礦井生產。
(2)煤層底板注漿加固改造
根據物探及鑽探探測結果，分析煤層底板的實際情況，對煤層底板存在垂向越導通道的區段，進行注漿加固，以防堵為主，確定注漿層位。注漿層位可以是奧灰頂部含水層、薄層灰岩含水層和隔水層中的可注層位及構造薄弱帶。目前，焦作和肥城等大水礦區已成功地在九里山、韓王等多個礦區實施底板注漿加固改造，取得了巨大經濟效益。應對准備注漿加固的工作區編制專門設計方案，其中包括注漿層位、注漿孔布置、注漿方法、注漿系統和注漿工藝等。
(3)疏水降壓
疏水降壓一般在主要充水含水層(薄層灰岩含水層)中進行。可以採用疏干鑽孔、疏干巷道等。對於裴溝礦，由於煤層下部的L7、L8灰岩處於煤層底板采動破壞帶內，由於采動裂隙的存在，L7、L8灰岩水勢必通過采動裂隙進入回採空間，增大工作面的涌水量，該層水量占礦井總水量的80%左右，在個別富水區段還可能引起涌水量過大而影響生產，因此，應對L7、L8灰岩進行超前疏水降壓，減少其對工作面回採的影響。准備實施疏水降壓的礦井，應進行數值模擬計算，以確定疏干漏斗和疏干水量的變化。做煤層底板疏水巷，對L7、L8灰岩水疏干降壓，減少工作面涌水量。確保工作面安全生產。在樊寨井田西翼42采區及楊河井田東翼31采區在L7灰岩中做疏水巷，讓L7灰岩水從疏水巷流出，減少對工作面的影響。疏水巷應盡量和採掘工程結合起來，將某些巷道在L7灰岩中施工，達到一巷多用的目的，減少專門防治水費用。
5.5.4.442采區下山過浮山寨斷層防O2灰岩水
浮山寨斷層為一組斷層，總斷距約200m，該斷層與油房溝斷層在李堂北呈入字形相交。4701孔於中奧陶統馬家溝組灰岩見該斷層，在標高－371.63m處漏水，漏失量12.50m3/h。1992年穿油房溝斷層帶時，突水初始水量達892m3/h，穩定水量780m3/h。根據裴溝採掘計劃，42采區下山將穿越浮山寨斷層，為防止奧灰突水，需防止斷層裂隙帶與中奧陶統灰岩含水層導通。因此42采區下山接近浮山寨斷層掘進時，應制定嚴密的防治水措施，進行超前探測，邊探邊掘，對斷層破碎裂隙帶進行井下預注漿，超前加固斷層破碎帶，同時掘進過程中要採取打鑽驗證及注漿。
5.5.4.5磨洞王水庫水體下採煤
31采區地表有磨洞王水庫，水庫南北帶狀分布，庫容30萬m3，水體下壓煤1200萬t。水庫下採煤的主要危險，在於開采覆岩的導水裂縫帶達到或觸及上水體時，水就會通過這些裂縫透入礦井，裂縫越發育，單位時間內透入礦井的水量就越大。特別是采後的覆岩冒落帶直接達到或觸及水體時，礦井就會發生潰水等大事故。因此31采區開采磨洞王水庫下壓煤時，開采前必須進行論證，開采時井下防水設施及措施必須到位，進行地面鑽探，測試岩層力學參數，並進行岩移觀測，測試頂板三帶發育高度，並評價對地表建築物的損傷，防止由於開采引起壩體破裂潰水引發惡性事故。
5.5.4.6不良鑽孔封閉工程
根據裴溝煤礦未封孔及封孔不良的鑽孔台賬得知，井田內有記載的不良鑽孔共24個。其中11-9、12-42、13-17對未來生產影響較大，需進行封閉。因這些鑽孔施工年代距今較長，導致鑽孔資料缺失，建議對不良鑽孔的資料進行重新調查和核實。處理步驟為:
1)查閱鑽孔施工現場記錄，確定廢棄鑽孔准確位置、鑽孔斜度與結構。資料清楚之後，利用鑽機啟封鑽孔，並注漿封堵。
2)如無法獲取廢棄鑽孔記錄，則在井下接近鑽孔時，利用井下短距鑽探探明廢棄鑽孔在煤層中的位置，此時還可以參考順槽充水反映來指明探孔位置。煤層棄孔段一旦探明，首先井下注漿封堵此段，然後在地面啟封鑽孔，將鑽孔注漿封閉。
D. 礦井水害防治的技術路線
澄合礦區提出的「監測預報，超前探測，探治結合，綜合防護」四位一體綜合防治水害技術體系的主要內容及目的為:
1)監測預報主要包含了兩個方面的內容，一是針對相對富水區段實時監測井下涌水點、奧灰岩及K2含水層，及時地掌握涌水量的動態變化規律，從而快速判斷井下突水的突水水源及類型;另一是基於水文地質條件調查分析，進行預測預報:①區域預測。區域性水害預測是建立在礦井水文地質條件分析的基礎上，綜合巷道施工、鑽孔資料、泉水和地表水資料、地質構造、水文、水化學特徵等資料，進行全面、系統的分析和研究，從宏觀上確定嚴重突水威脅區、突水威脅區和無突水威脅區域，用以指導礦井防治水工作。②局部預報。局部的水害預報主要針對不同的採掘工作面、不同的地質構造部位和不同的含水層或隔水層進行綜合分析，對採掘工作面或巷道進行水害評價;或根據近期降雨預報與井下監測結果，對突水威脅區域或嚴重突水威脅區進行局部或短期的預報。
監測預報是「四位一體綜合防治水技術體系」的基礎，而水文地質勘查是監測預報的基本手段。
2)超前探測主要是在工作面掘進前開展水文地質補充勘探，並以井下直流電法進行超前探測;工作面、巷道掘進時採用進行井下直流電法超前探測和鑽孔驗證，圈定水文地質異常區;工作面回採前用直流電法及音頻電透視探測隔水層富水塊段及原始導高，以鑽探成果深化對底板水文地質條件的認識;在工作面回採過程中，實時監測水位水壓變化規律，預測突水危險性。
超前探測是「四位一體綜合防治水技術體系」的關鍵，而水文地質物探是超前探測的主要方法。
3)探治結合是根據超前探測圈定的水文地質異常區，分不同情況實施預防措施:①煤層底板存在奧灰水威脅的地段進行注漿改造，通過注漿改造底板，提高隔水層有效厚度和完整性，增強其阻水性能; ②巷道接近老窖積水區段時，應邊探邊采，進行探放水或構築密閉牆，防止老礦采空區突水。探治結合是 「四位一體綜合防治水技術體系」的核心，注漿改造是實現探治結合的重要途徑。
4) 綜合防護是採取非工程措施提前做好水害事故預防工作，主要包括: ①在突水威脅區域掘進時，設避水災硐室，在硐室內安裝電話，壓風自救器，食物和水等。②在掘進頭附近設立專門的報警電話，以便在水災發生時能及時通知調度室。③實行遠距離放炮等安全措施。④設立避災路線，在井下懸掛明顯避災路線的標志，並傳達到井下每位作業人員。⑤編制礦井防治水緊急處理預案，定期進行演練。⑥定期向全礦進行礦井水情水害情況通報，舉行防治水專職培訓和講座。為了實現上述水害防治技術措施，具體技術路線如圖 7. 1 所示。
圖 7. 1 澄合礦區四位一體綜合防治水技術體系圖
1) 建井和生產前，開展礦區水文地質勘探，提供地質、水文地質等基礎資料。全面把握區域地質構造情況、水煤空間組合關系等，分析預測充 ( 突) 水條件、水害類型等，提出預防處理措施。
2) 開展礦區水文地質探查，採用三維地震、瞬變電磁法查清主要可採煤層的底板起伏情況及地質異常體; 查清隱伏災害性較大的含水、導水地質構造 ( 如導水裂隙發育帶等突水通道) 具體位置及煤層底板導水構造的富水性平面分布規律，並對潛在突水通道作出預測。
3) 在地面物探基礎上，工作面巷道掘進過程中，利用直流電法對地面物探異常區進行超前探測，其超前探測有效距離一般為 60 ～80 m。
4) 工作面巷道形成後，利用高分辨直流電法對工作面底板進行了綜合探測，對工作面底板構造及其富水性進行評價，並圈定可能發生的突水危險區。
5) 採用鑽探方法進行探查和驗證，在查清水害威脅程度的基礎上採用相應的方法和措施進行防護和治理。
6)對煤層底板存在奧灰水威脅的地段進行注漿改造，通過注漿改造底板，提高隔水層有效厚度和完整性，增強其阻水性能。
7)對存在老窖積水威脅的區段，應提前探測，加強疏排。
8)建立地下水動態監測系統，對威脅礦井安全生產的奧灰岩和K2段含水層進行動態監測，根據水壓變化，制定有針對性的防治水措施。
9)進行綜合防護，編制水害應急救援預案。