金矿深部资源具有成为全国黄金产业龙头的巨大潜力,胶东金矿是中国最重要的金矿集中区,位于胶东西北部的焦家金矿区作为典型的“焦家式”金矿长期以来缺乏系统的水文地质研究。由于金矿主要沿焦家主断裂下盘分布,采场裂隙发育,围岩不稳。随着开采深度的增加,开采条件和水文地质条件更加复杂,围岩应力不断增大,空间结构被破坏,围岩应力场和地下水流场时空分布更加复杂,矿井水组成成分复杂,来源不明,严重影响金矿的进一步开采。因此,进行矿井涌(突)水水源识别、涌水量预测及涌(突)水强度分区综合评价,不仅能为现场的矿井水害防治工作提供理论依据,而且能够为避免突水事故的发生提供可应用的成果。本论文以焦家金矿区浅部转深部开采为研究背景,基于同位素测试、关联度分析等方法建立了 PCA(主成分分析法)-EWM(熵权法)-HCA(聚类分析法)涌(突)水水源识别模型。基于GMS(Groundwater Modeling System)软件建立了三维地下水流数值模型研究地下水流场、涌水量和水化学变化规律特征。基于FLAC3D软件建立了三维地质力学模型,研究金矿开采过程中围岩运移、应力场变化、塑性区破坏和断层面滑动特征规律。结合上述分析,利用多源信息融合技术,融合含水层富水性、构造复杂程度、渗透性、水动力条件、含水层厚度和水压6个影响因子,对研究区涌(突)水强度进行定量评价。主要研究成果如下:(1)通过同位素测试、水化学特征示踪分析等方法,得出矿井深部开采的主要涌(突)水水源为断层下盘构造裂隙水,其次是断层上盘构造裂隙水,而基岩风化裂隙水和第四系孔隙水很难进入矿井。随着开采深度的增加,矿井水与断层上、下盘构造裂隙含水层的水力联系更加密切,海水入渗补给增强。(2)通过地形地层、水文地质资料等建立了地下水数值模型,得出矿井排水为主要的排泄方式,在矿区已出现明显的降落漏斗,地下水处于负均衡状态。随着开采深度的增加,涌水量增加,同一水平随着开采的进行涌水量最终趋于稳定。裂隙含水层地下水的大体流向为自东南向西北,断层对地下水的流动有一定的阻隔作用。(3)通过岩体力学性质等建立了三维地质力学模型,得到采场中间位置垂向位移大而两边位移小,断层上盘位移明显大于下盘,一般在开采一个新水平的初期,断层剪切方向的位移量最大。在采场的前后方形成应力集中区,靠近断层的一端压应力小于远离断层的一端。塑性破坏区沿断层下盘呈条带状分布。根据覆岩破坏、裂隙发展与应力变化特征,将采场上覆岩层分为四个区域,即矿压破碎带,裂隙扩展带,裂隙扰动带和原岩应力区。(4)选取含水层富水性、构造复杂程度、渗透性、水动力条件、含水层厚度和水压6个影响因子进行多源信息融合,然后根据涌(突)水强度指数分区阈值将研究区划分为强涌(突)水区、中等涌(突)水区和弱涌(突)水区三个区域。涌(突)水强度指数整体呈自东向西逐渐增大的趋势,在研究区的中西部的涌(突)水强度最大。开采-700 m~-900 m水平时,采场持续处于强涌(突)水区。