一、气象水文特征
1.气象
焦作矿区属温带大陆性季风型气候。北部山区多年平均降水量为701mm，年最小降水量412mm（1965年），年最大降水量为1195mm（1963年）。山前冲积平原区多年平均降水量为595mm，最小降水量为289.8mm（1981年），最大降水量922mm（1965年）。降水量在一年内分配非常不均。降水多集中在七、八月份，约占全年降水量的48%左右，其次为六、九月份，约占全年降水量的22%左右。主要受地形的影响，降水量自北部山区到山前冲积平原呈逐渐减少趋势。
2.水文
焦作矿区外围主要河流有丹河、山门河、峪河、西石河和纸坊沟。丹河属黄河水系，为常年性河流，河床漏失严重，后寨至后陈庄一带，是河水的强烈渗漏地段。1994年实测年平均渗漏量是1.7338m3/s，丹河渗漏补给是焦作矿区喀斯特水的补给来源之一。其余属海河水系。除丹河外，峪河也为常年性河流；山门河、西石河、纸坊沟为季节性河流。
上述几条河流大都流经石灰岩喀斯特发育分布区，河床漏失严重。山门河、西石河、纸坊沟实为干谷，只在个别年份洪水能流出山口，其余年份均无水流，河水在出山口以上近10km地段内全部漏失，补给地下水，均为焦作矿区喀斯特水的补给来源。
二、地形地貌特征
1.地形
焦作矿区北部为太行山区，南部为黄河、沁河冲洪积平原。北部山区地面标高200～1790m，地面起伏大。南部山前冲积平原地面标高80～200m。全区地形特征，西北部较高，东南部较低。
2.地貌
由于地质营力的长期作用和地层岩性的差异，形成了区别各异的地貌景观。根据区内地貌特征及成因，本区地貌可划分3个一级地貌单元和7个二级地貌单元（图3-1）。
（1）平原（Ⅲ）：主要有4种类型。
坡洪积裙（Ⅲ1）分布于焦作市区北部及方庄近山地带，呈不连续状分布。山坡堆积物呈倒石堆状或围绕坡麓堆积构成坡积裙。受采煤影响，地表出现了大面积塌陷区。
冲洪积扇（Ⅲ2）主要由丹河、西石河、山门河、纸坊沟、峪河冲洪积物组成。扇顶坡度一般为5°～10°，扇中下部为2°～5°，冲洪积扇组成物质为砂砾石、卵砾石及砂、粘土。洪积扇沿山前连成一片，构成山前倾斜平原。
扇前（间）洼地（Ⅲ3）焦作市区南部李万-修武一线，在冲洪积扇与冲积平原相接部位和冲洪积扇之间的地段，地形低洼，标高70～80m，形成扇前（间）冲洪积洼地。沉积物以亚砂土、亚粘土为主，夹有砂层。分布有采矿形成的塌陷坑。
冲积平原（Ⅲ4）分布于焦作市区南部，主要是由黄河、沁河冲积而成。地形平坦，微向东南倾斜。沉积物主要是砂，混有亚砂土、亚粘土。
（2）高原（Ⅱ）：分布于晋城、高平、陵川一带。地形坡度相对平缓，标高800～1200m。山体主要由中奥陶灰岩组成，石炭系—二叠系海陆交互相地层常覆盖在奥陶系之上，山顶平缓，高差小。
（3）山地（Ⅰ）：有3种类型。
图3-1 焦作地区地貌图
构造侵蚀中山（Ⅰ1）分布于焦作市区北部柳树口—夺火一带，山地呈北东向分布，标高1000～1700m，地形陡峭，深切河谷发育。山体基岩裸露，多呈背斜山、向斜山与单面山。
构造溶蚀低山（Ⅰ2）分布于群英、马鞍石水库以南许河、田坪以北一带，标高500～1000m。地表岩性多为中奥陶系灰岩。河谷深切，多呈“V”型和“U”型，为干谷或半干谷。地面起伏较大，地面喀斯特发育，多见溶隙、溶沟、溶槽及溶洞等喀斯特地貌形态。
构造剥蚀丘陵（Ⅰ3）分布于焦作市区北部近山前地带，地面标高200～500m。山顶呈浑圆状，山坡平缓。
三、地层构造特征
1.地层
本地区出露的地层有太古宙，新元古界震旦系，下古生界寒武系、奥陶系，上古生界石炭系—二叠系，中生界三叠系，新生界第三系及第四系。由老至新分述如下：
太古宙（Ar）：主要出露于峪河口、薄壁一带，主要岩性为中等程度变质作用形成的片麻岩和混合岩类，出露厚度大于1000m。
震旦系（Z）：分布于峪河口及马鞍石水库一带，与下伏太古宇呈角度不整合接触。主要岩性为浅红色、紫红色石英状砂岩。出露厚度100～500m。
寒武系（
奥陶系（O）：广泛裸露于北部山区及隐伏于山前倾斜平原之下，分中、下两统，与下伏上寒武统整合接触，总厚500m左右。下统（O1）主要出露在深切河谷两岸，地貌上常呈陡壁，岩性为青灰色细晶白云岩及硅质条带或硅质团块白云岩，厚150m左右。中统（O2）广泛分布于北部山区，山前则埋藏于石炭系之下，局部埋藏于新生界之下，是一套碳酸盐建造，厚360m左右，可划分两组六段，主要由黑色、灰色厚层状灰岩、白云质灰岩及泥灰岩组成。
石炭系（C）：零星出露于北部山丘顶部，山前则隐伏于第三系或第四系之下，为一套海陆交互相沉积，主要岩性为砂岩、砂质页岩、铝土质页岩，夹九层灰岩，含煤数层，厚70～90m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。
二叠系（P）：隐伏于山前倾斜平原之下，岩性主要为砂岩、泥岩及页岩互层，含可采煤层，厚70～120m。
三叠系（T）：未出露，据钻孔资料，其岩性主要为砂岩、页岩夹可采煤层。下第三系（E）仅在个别钻孔中见到，岩性为砾岩、砂岩、泥炭岩互层。上第三系（N）地面未见出露，仅在个别钻孔见到，主要由砾岩、砂岩、泥岩、泥灰岩及砂质粘土、砂砾石层组成。
第四系（Q）：主要分布于山前冲洪积平原及冲积平原区，岩性为砂砾石、砂、亚砂土及亚粘土。
2.构造
焦作矿区位于东秦岭纬向构造带北缘和新华夏系太行山隆起的南段与晋东南山字型构造反射弧前缘相交接地带。本区断裂构造发育（图3-2）。主要有：
图3-2 焦作地区断裂构造纲要图
（1）九里山断层：西起东于村，与朱村断层相交，至小墙北被凤凰岭断层截断。断层走向北东，倾向北西。断层南东盘上升，北西盘下降，断距300～1000m。致使断层北东段九里山附近奥陶系灰岩裸露地表，沿断层走向，形成残丘。
（2）朱村断层：该断层由邻区西北沿山前地带经柏山向东没入第四系。断层呈东西走向，倾向南，倾角70°左右。据钻孔资料，在朱村一带，断距达1000m以上。使断层北侧灰岩与南侧的煤系地层及新生界地层相接，从而成为本地区喀斯特水的南部边界。
（3）赵庄断层：西南端在南岭口与凤凰岭断层相接，经六堆宇交于黑龙王庙断层之上，全长35km，走向北东，倾向南东，倾角65°～68°。
（4）凤凰岭断层：西起逍遥河口，沿焦作北部山前延伸，构成山区与平原的自然分界，翁涧河以东隐伏于新生界之下。断层走向近东西、倾向南、倾角80°左右。断层落差200～300m，局部地带可见断层破碎带。
另外本地区还有董村断层、39号井断层、方庄断层、黑龙王庙断层、耿黄断层等断裂构造。
四、水文地质特征
焦作矿区北为太行山区，海拔标高+200～+1700m，为构造剥蚀的中低山地貌，广泛出露奥陶系—寒武系巨厚（800～1000m）的碳酸盐岩，地形陡峭，深山峡谷，喀斯特裂隙发育。大气降水后由地表短暂径流转入地下径流，汇水面积2000km2左右。地下水由高向低，自北和西北方向向矿区内径流，在矿区南部受到武陟隆起（前震旦系地层）和断距千米以上断层的阻挡，使地下水在矿区内排泄。20世纪60年代以前以天然泉水的形式排泄地下水，如九里山前泉群总流量达1.6m3/s。60年代以后，以矿井排水和工农业用水的形式排泄地下水（Q=9.9m3/s）。
矿区内分布的地层由于岩性不同，构成不同的含水介质，含有不同类型的地下水。山前冲洪积平原上的冲积、洪积物中，储存有较丰富的孔隙水。石炭系—二叠系砂岩及数层灰岩，裂隙喀斯特较发育，构成裂隙含水层、喀斯特裂隙含水层。在区内广泛分布的寒武系、奥陶系碳酸盐岩，喀斯特发育，具有较强的导水储水性能，在地下水径流排泄区，形成很富水的喀斯特含水层。
焦作矿区煤层底板突水频繁，涌水量大，淹井次数多。从客观上讲，主要受矿区水文地质条件制约。具体表现区域地下水补给量大；含水层层数多，厚度大，隔水层薄；断裂构造发育，使各含水层之间水力联系密切。
矿区内断裂构造皆为正断层，3组断裂构造（EW、NE和NW向）纵横交错，互相切割，形成许多条条块块，但没有破坏中奥陶统灰岩的连续性，使各块段中奥陶统灰岩水力联系密切，形成统一水位。朱村断层断距大，断层北侧奥陶系灰岩含水层与南侧石炭系—二叠系砂页岩隔水层相接，一方面，沿断层喀斯特发育，地下水沿断层北侧向东运动，形成喀斯特水强径流带；另一方面，使喀斯特水运动受阻，而成为本区喀斯特水的南部边界。凤凰岭断层北侧，岩石破碎喀斯特发育，导富水性强，沿断层形成喀斯特水强径流带，赵庄断层两侧，由于含水介质的差异，北西侧水位高，水位变幅大；而南东侧水位低，水位变幅小，断层两侧形成几十米的水位落差。断裂构造不仅控制了本地区地下水的径流与富集，而且在矿区常常成为煤层底板突水通道，造成淹井的事故。因此，地质构造对本地区地下水的赋存及运动起着明显的控制作用。
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