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【摘 要】本文通过对区域水位地质、矿区水文地质情况的分析，并通过电法物探剖面测量工作，查明了采坑与相邻河道之间的水力联系关系，并提出了可行的治理方案。
【关键词】涌水；水位地质；水力联系；治理方案
1.基本情况
李岗石灰岩矿位于河南省舞钢市尹集镇西南部李岗村，矿权属舞钢中加矿业发展有限公司所有，开采出来的石灰岩矿主要供应集团公司炼铁使用，其它岩石经过机械加工成建筑用石子。
1990年至2005年间，时断时续进行小规模开采，最低开采标高112m，略低于当地最低侵蚀基准面，采坑内没有充水。2006年至今，开采规模逐年增大，最低开采标高已到95.24m，矿坑充水日趋突出。
2010年以前，随着小规模采矿的需要，仅做过几次地表地质工作。2010年7月至2011年3月，由于开采工作步入正规，开始进行以岩芯钻探为手段的详细地质勘查工作。与此同时，按相关勘查规范要求普遍进行了钻孔简易水文观测。此后开采过程中发现矿坑涌水量很大，采用几台大功率水泵昼夜连续作业也抽不净，严重影响采坑正常开采。
2.区域水文地质
2.1地形、地貌
区域地形走向近东西，但在矿区及周边被南北向河流和河谷割切成走向南北的条块状岗坡，丘岭地形，地势南高北低。
海拔最高359.9m，最低104.7m，矿区最大标高162.0m，最低110.7m。
2.2气象
矿区属暖温带-亚热带、湿润-半湿润季风气候。
据舞钢市气象局观测站1979-2008年30年气象观测资料，年平均气温14.6℃，极端最高气温40.5℃（1988.7.18），极端最低气温-15.3℃（1990.1.31），年平均降水量965.8mm，年最大降水量1548.6mm（2000年），年最小降水量548mm（2012年）。历年24h最大降水量842.8mm，历年1h最大降水量179.1mm。降水主要集中在7、8、9三个月，7、8、9三个月降水量占年降水量的45%。
年平均风速18米/秒，主导风向为SW风，次为NNE风。
2.3地表水体
属淮河水系洪河流域源头区，矿区周边有季节性曹八沟河一条和人工水体石漫滩水库一座。（见表1）
表 1.李岗石灰岩矿周边地表水体
水体名称 流量、库容 水位（标高，米） 与矿山相对位置 同矿山构造关系
曹八沟河 0～0.02m3/s 114.84 位于露天采场西侧，西边坡处在河漫滩范围 河床横切石灰岩层，岩层走向与河流流向呈垂直交割关系
石漫滩水库 1.2亿m3 110.65 位于露天采场以北，西北部最近距离1.5Km 水库坐落石灰岩层底盘的页岩、板岩段，但库水位常沿曹八沟河上溯到距采场不足1Km处
曹八沟河源自南部杏山寨东坡及东旁背山南坡的低山丘岭间两个支流。自王庄以南，由南向北汇聚为曹八沟河，至李岗段河流全长4Km，向北注入石漫滩水库，比降0.013，流域面积7Km2。季节性河流，冬、春、夏三季为断流期，达半年以上，夏季有时暴涨，瞬间河水深可达1.5～2.0m。韩庄、李岗到曹八沟的矿山西侧河段，河床宽100～180m，河漫宽200m以上，一般流量0～0.02m3/秒。
石漫滩水库流域面积230Km2，设计水位110.65m，校核水位112.05m，库容1.2亿立方米，坝顶高程112.5m，最大泄洪量3927m3。
2.4地层、岩性
矿区分布的地层单位有下古生界中寒武统和新生界第四系。
第四系松散沉积层（Q3+4）：上部为黄土状土层，厚0～5m。中下部为砂砾石层，厚度变化很大。总厚度变化1.7～45.60m，平均17.39m。
中寒武统（ε2）：
张夏组（ε2z）：上部厚层鲕状白云质灰岩、白云岩，顶为紫红色页岩，中下部条鲕状及斑块状石灰岩，底为核形石灰岩、鲕状白云岩。分布宽550m以上，真厚300米。
徐庄组（ε2x）：上部泥质条带状鲕状灰岩、薄层状泥灰岩，下部页岩夹薄层砂岩，分布宽300m以上，真厚>200m。
2.5 地质构造
矿区内未发现断裂构造以及岩浆活动或热变质现象。
含矿系地层（ε2）产状稳定，倾向SE150～180°，倾角20～25°。即为倾向南至南东的单斜构造。
3.矿山开采现状
本矿由层状共生的石灰岩、白云岩、白云质灰岩等共同构成开采对象，上部普遍为厚度不等的第四系疏松层覆盖，下伏的石灰岩等矿层侵蚀面，即顶面高程在107.14～134.17m，平均119.40m。所以本矿可采资源储量基本上都处在矿区内最低侵蚀基准面113.75m和石漫滩水库设计水位110.65m以下。因此，本露天开采类型是典型的凹陷露天矿。
本矿山为正生产露天矿，目前已形成东西长406m，南北宽310m采场规模，采场总面积105025㎡，相当于设计终了面积的三分之一。采场周边平均高程131.9m，采场内最低点标高95.24m，采场生产维持水位线高程100.5m，采场静水位线高程114.06m。
4.矿区水文地质
4.1地下水类型
根据地下水赋存条件、水理性质及水力特征，本矿区地下水类型划分为松散层孔隙水和基岩溶洞裂隙水两类。
4.1.1第四系松散层孔隙水
分全新统、更新统两种沉积层。全新统分布矿区西侧曹八沟河床，由冲洪积砂砾石构成，厚7m左右，透水性及富水性均强，附近民井抽水试验结果，单位涌水量0.0196～1.7215升/秒·米。更新统在矿区内有普遍分布，一般厚5-17m，由西向东增厚。上部为冲积亚粘土、粉质粘土，中下部为冲洪积泥砾石层、砂砾层。由于地处岗坡，透水性及富水性均弱，单位涌水量一般在0.003～0.02升/秒·米。 4.1.2基岩溶洞裂隙水
组成岩性为厚层石灰岩、白云岩、白质灰岩，均是矿床开采对象，并直接构成露天采场及其边坡的基本岩性。溶洞发育程度中等，采场可见溶洞最大直径1.6×1.1m，一般0.5m左右，溶洞间相互连通性较差。第四系覆盖下的石灰岩侵蚀面呈典型的卡斯特地貌特征，高差达5-7m。溶洞发育程度与岩性相关，石灰岩内较发育，白云质灰岩次之，白云岩内多以溶蚀裂隙为主。钻探过程常遇大小不等溶洞，伴之出现的是漏水现象时有发生。据本区它地相似条件抽水试验结果，单位涌水量最高达0.62-1.24升/秒·米。
4.2 地下水补给、迳流、排泄条件和水文地质类型
李岗矿开采对象属于基本位于当地侵蚀基准面以下的凹陷露天矿，水文地质类型是以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床和水文地质条件复杂的矿床。
矿区地下水主要接受大气降水垂直补给和西侧源自曹八沟河的由西向东沿地层走向的地下迳流补给。其中以曹八沟河为水源的地下迳流补给为主。
地表迳流自南向北自然排泄条件通畅。地下水无自然排泄条件，地下迳流排泄不畅。
4.3 地表水与地下水的水力联系
地表水体曹八沟河与露天采场溶洞裂隙涌水有直接水力联系。据2012年12月一次同时间水位测定结果，露天采场静水位标高为114.06m时，对应的曹八沟河段水位高程则为114.84m，两者相距150m，而水位几乎相等。同期曹八沟河进入矿区水位117.32m，出矿区水位为113.75m，河床落差3.5m。
在采场正常生产排水期间，对应的曹八沟河床及河滩，清楚的出现透水漏斗10多处，漏斗构成岩性为粗粒砂砾石层。透水漏斗地表直径一般0.5-1.0m，深0.3-0.5m，最大为3.2×2.7m。现在位于河床中心的一个正在透水的漏斗为3.0×2.5m，深2.2m ，河水至此全贯入该透水漏斗，并导致河水全部断流。透水漏斗沿河床中心及东侧河滩呈南北向断续分布，南北总长360米，距采场西边坡最近点90m，最远点150m，沿矿层走向的对应关系比较明显。
为了查明采坑大量用水的原因在采场西侧做了电法物探剖面测量工作。根据曹八沟河与露天采场间的视电阻率法物探剖面测量成果，同样显示出河床以下与采矿场之间存在石灰岩溶洞水力联系地质特征。在顺河道南北向600m长度范围内，都分布有断续的视电阻率异常，分布位置与已产生的透水漏斗位置大体吻合。物探推断溶洞深度范围，主要在高程-100m以上，但在深-200m以内仍有清楚视电阻率异常产生。因此可以预测，随着露天采场的扩大和延深，曹八沟河床透水漏斗数量和规模会增多增大，采场排水量会随之加大。
石漫滩水库与矿区之间，由于有隔水层存在，以及层间垂直水力联系弱，因此不存在直接水力联系。但是，若石漫滩水库蓄水处在设计洪水位110.65m状态时，即使曹八沟河断流，曹八沟河河床以下的厚7m左右的砂砾松散层也将会得到来自水库洪水位期沿河床潜水回流的补给。所以，在特定条件下，石漫滩水库与矿区或存在有限的间接水力联系。
4.4 地下水动态特征
地下水动态直接受大气降水及其季节性曹八沟河影响，曹八沟河断流及枯水季节，地下水补给减弱，反之则增强。
据38个钻孔简易水文观测资料统计，钻探过程漏水现象较多，未发现钻孔涌水现象。钻孔终孔稳定水位变化较大，1.00-71.00m，平均23.03m，相应稳定水位的高程为107.14-154.63m，平均119.40m。钻孔稳定水位变化与第四系松散层厚度大小不相关，与钻孔所处地形高低有一定正相关。（表2）
4.5 含水层、隔水层
4.5.1 含水层
覆盖层松散层孔隙水含水层：分布在矿区内岗坡地段时为弱富水性；分布在西侧曹八沟河河床、河漫滩地段时则为中等至强富水性，平均厚7.0m。
矿层碳酸盐岩溶洞裂隙含水层：石灰岩层的富水性高于共生的白云岩、白云质灰岩层。中等至强富水性。厚层状、块状体；厚度300m以上。
4.5.2 隔水层
岩性为杂色页岩夹薄层中细粒砂岩，即不含水层。分布开采对象的石灰岩、白云岩、白云质灰岩共生体的顶盘和底盘，顶盘出露宽100m以上，底盘出露宽500m以上。不含水，为良好的隔水层。
4.6 矿坑充水因素
除接受大气降水外，地下充水因素有两个：一是，少量来自近地表松散层孔隙水的渗水。二是，基本来自开采对象，即碳酸盐岩溶洞裂隙水的涌水。涌水位置分布在露天采场周边的边坡和坑底，其中以采场西侧边坡和坑底 的涌水占主导。尤其是浅部，推断在标高+60m以内，西侧河流通过透水漏斗或松散砂卵石层垂直补给，直接转变为地下水，使河床与采场之间的溶洞裂隙会像连通器一样通过短距离地下迳流，几乎直接涌入生产采坑。
表2.李岗石灰岩矿钻孔终孔稳定水位
孔 号 孔口标高（m） 终孔深度（m） 稳定水位（m） 孔 号 孔口标高（m） 终孔深度（m） 稳定水位（m）
ZK101 114.70 106.60 1.00 ZK703 134.10 102.45 2.50
ZK102 120.88 101.71 11.90 ZK801 133.63 109.24 15.00
ZK201 116.20 108.01 6.80 ZK802 139.25 105.59 11.00
ZK202 118.29 119.32 7.50 ZK803 147.03 105.54 25.50
ZK203 123.93 107.32 1.00 ZK901 139.92 103.90 61.50
ZK301 118.30 119.47 6.80 ZK902 140.00 109.48 10.10 ZK302 127.30 103.05 35.00 ZK903 155.23 111.84 34.76
ZK303 126.00 124.60 8.00 ZK904 153.75 129.16 26.30
ZK304 127.32 107.29 19.00 ZK1001 156.00 124.25 21.46
ZK401 120.40 130.07 11.98 ZK1002 158.20 108.88 25.00
ZK402 123.30 103.25 9.20 ZK1003 158.85 109.00 96.34
ZK403 136.60 104.76 35.86 ZK1004 158.20 108.60 30.00
ZK404 136.73 123.17 14.54 ZK1101 168.86 102.30 31.00
ZK501 122.00 120.18 12.50 ZK1102 167.63 106.98 50.00
ZK502 128.20 147.06 7.10 ZK1103 164.76 109.78 46.30
ZK503 124.99 115.58 26.84 ZK1104 161.27 104.03 53.10
ZK601 128.60 118.99 71.00 ZK1 127.52 106.36 6.90
ZK602 143.80 126.17 24.44 ZK2 134.83 110.79 6.90
ZK603 127.39 118.17 1.20 曹八沟河（枯水季） 114.20
ZK701 140.00 107.99 露天采场（同期） 114.06
ZK702 130.48 102.45 10.00
5.矿山实际排水量和预测涌水量
5.1矿山实际排水量
该石灰岩露天矿为10年以上的多年生产矿山，采场排水量由无到有，随着采场扩大与采深增加，实际排水量逐步增大。然而，在此之前的采场排水量缺乏准确记录，无法估算各阶段系统实际涌水量。仅就现阶段有限排水记录和采场现状测量结果，对矿坑实际涌水量相关参数估算列述如下。
2013-2014年度部分完整月份实际排水记录的平均昼夜排水量计算结果见表3。
表3.2013-2014年度部分月份平均昼夜排水量
年 度 各月份平均昼夜实际排水量（m3/d）
二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 平均
2013年 3940 3504 2208 1080 2904 2232 3264 2733
2014年 2647 1680 4272 4084 3171
表3中，与之对应的采场涌水断面和维持生产静水位等参数列于表4。
表4.2013-2014年度采场排水对应时段的涌水参数
时 段 采场最低高程（m） 采场生产维持水位（m） 同期采场的涌水断面
采场顶面（㎡） 采场底面（㎡） 采场深度（m） 开拓断面（㎡）
2012.12 97.67 114.06
（稳定水位）
2013.08 95.45 98.0 60084 9041 32 30737
2014.06 95.24 100.5 83936 12586 24.5 39613
注：1、表中采场顶面高程取自采场外廊的最低一侧边坡的顶面。
2、表中201.12采场稳定静水位114.06m，同时同段河床水位为114.84m。
据2013年和2014年计四次使用恢复水位法专门观测涌水试验结果，相关涌水参数列于表5。
通过以上表3中昼夜排水量和表5中昼夜涌水量比较，排水量通常都大于涌水量，这应属于正常的合理现象，所以才能够有效的降低水位至一定高程以维持开采生产正常进行。其中表5中2014.9.14-20涌水试验结果骤然增大的原因，一是开拓断面明显增大，再是恰逢连日降雨致使河床迳流水位上涨的结果。
表5. 2013-2014年采用恢复水位法试验涌水量结果表
时 间 动水位（标高m） 恢复水位高度（m） 时间（h） 静涌水量（m3） 单位涌水量（L/s·m） 反推昼夜涌水量（m3/d）
起 止
2013.5.14-17 97.17
（5994㎡） 97.83
（6871㎡） 0.66 72 4245 37.2251 1419
2013.12.27-29 97.60（6573㎡） 98.09
（6778㎡） 0.49 50 3271 37.084 1570
2014.1.27-29 97.66（6268㎡） 98.10
（6685㎡） 0.44 47.3 2849 38.0363 1446
2014.9.19-20 100.64
（14913㎡） 101.03
（20160㎡） 0.39 19 6839 256.3801 8639
5.2采场涌水量预测
涌水量预测方法选择 由于本矿山系多年正生产露采矿山，且积累一定的实际排水记录和多次专门涌水试验资料，因此，选择“比拟法”进行此次矿坑涌水量预测。
扩建矿山涌水量预测：
比拟法计算公式：
Q=（Q1÷S1）×S2×H
式中：Q-拟建矿山预测涌水量（m3/d） Q1-多年正生产矿山实测平均涌水量（m3/d）
S1-多年正生产矿山开拓断面（m2）
S2-拟（扩）建矿山设计开拓断面（m2）
H-生产矿山与拟（扩）建矿山垂直深度系数
α-历年气象观测不同频率一日最大降水量
多年生产矿山实际涌水量采用最近年份即2014年3-6月平均排水量3171m3/d，相应的开拓断面为39613m2。扩建矿山设计终了开拓断面为223252m2（顶面积245190m2，高程125m；底面积98283m2，高程40m）。
比拟法预测李岗石灰岩矿设计终了采场涌水量结果：17852m3/d。
6.结论及建议
6.1 李岗石灰岩矿水文地质勘查类型属于水文地质条件复杂的第三类第一亚类，即以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。
6.2采用比拟法预测李岗矿设计终了涌水量为17852m3/d，属大水矿山。目前开采现状实际排水量平均为3171m3/d，属中水矿山。
6.3 李岗矿凹陷露天采场涌水量同采场西侧的曹八沟河存在直接水力联系，采坑涌水量大小且受曹八沟河季节性迳流量直接影响，雨季河水上涨则采坑涌水量增大，旱季河水断流则采坑涌水量减小。
6.4 李岗矿露天采场涌水量同北部的石漫滩水库无直接水力联系，这是由于两者之间分布有巨厚的页岩隔水层的缘故。
6.5 建议对李岗矿西边坡外侧进行适当的阻透水治理措施。如：①对已发现的主要导水溶洞堵漏注浆；②在河道与采场之间设计施工防透水帷幕注浆工程；③对产生透水漏斗的曹八沟河对应河段，将河道分段向西滚动改道30-40m，并用粘土填实原河道，以消弱河流与采场两者之间的水力联系。
参考文献：
[1]张源有，孙君锴，苏金刚等.河南省舞钢市李岗石灰岩矿储量报告[S].2011.
[2]蒋辉等.专门水位地质学[M].地质出版社，2007.7.1.
作者简介：
冯军山（1976-），男，汉族，河南许昌人，河南省有色金属地质矿产局第四地质大队工程师，探矿专业，主要从事工勘岩土和探矿工作。
祈新堂（1970-），男，汉族，河南南阳人，河南省有色金属地质矿产局第四地质大队高级工程师，探矿专业，主要从事工勘岩土和探矿工作。
李柏青（1968-），男，汉族，安徽安庆人，河南省有色金属地质矿产局第四地质大队工程师，探矿专业，主要从事工勘岩土和探矿工作。
【关键词】涌水；水位地质；水力联系；治理方案
1.基本情况
李岗石灰岩矿位于河南省舞钢市尹集镇西南部李岗村，矿权属舞钢中加矿业发展有限公司所有，开采出来的石灰岩矿主要供应集团公司炼铁使用，其它岩石经过机械加工成建筑用石子。
1990年至2005年间，时断时续进行小规模开采，最低开采标高112m，略低于当地最低侵蚀基准面，采坑内没有充水。2006年至今，开采规模逐年增大，最低开采标高已到95.24m，矿坑充水日趋突出。
2010年以前，随着小规模采矿的需要，仅做过几次地表地质工作。2010年7月至2011年3月，由于开采工作步入正规，开始进行以岩芯钻探为手段的详细地质勘查工作。与此同时，按相关勘查规范要求普遍进行了钻孔简易水文观测。此后开采过程中发现矿坑涌水量很大，采用几台大功率水泵昼夜连续作业也抽不净，严重影响采坑正常开采。
2.区域水文地质
2.1地形、地貌
区域地形走向近东西，但在矿区及周边被南北向河流和河谷割切成走向南北的条块状岗坡，丘岭地形，地势南高北低。
海拔最高359.9m，最低104.7m，矿区最大标高162.0m，最低110.7m。
2.2气象
矿区属暖温带-亚热带、湿润-半湿润季风气候。
据舞钢市气象局观测站1979-2008年30年气象观测资料，年平均气温14.6℃，极端最高气温40.5℃（1988.7.18），极端最低气温-15.3℃（1990.1.31），年平均降水量965.8mm，年最大降水量1548.6mm（2000年），年最小降水量548mm（2012年）。历年24h最大降水量842.8mm，历年1h最大降水量179.1mm。降水主要集中在7、8、9三个月，7、8、9三个月降水量占年降水量的45%。
年平均风速18米/秒，主导风向为SW风，次为NNE风。
2.3地表水体
属淮河水系洪河流域源头区，矿区周边有季节性曹八沟河一条和人工水体石漫滩水库一座。（见表1）
表 1.李岗石灰岩矿周边地表水体
水体名称 流量、库容 水位（标高，米） 与矿山相对位置 同矿山构造关系
曹八沟河 0～0.02m3/s 114.84 位于露天采场西侧，西边坡处在河漫滩范围 河床横切石灰岩层，岩层走向与河流流向呈垂直交割关系
石漫滩水库 1.2亿m3 110.65 位于露天采场以北，西北部最近距离1.5Km 水库坐落石灰岩层底盘的页岩、板岩段，但库水位常沿曹八沟河上溯到距采场不足1Km处
曹八沟河源自南部杏山寨东坡及东旁背山南坡的低山丘岭间两个支流。自王庄以南，由南向北汇聚为曹八沟河，至李岗段河流全长4Km，向北注入石漫滩水库，比降0.013，流域面积7Km2。季节性河流，冬、春、夏三季为断流期，达半年以上，夏季有时暴涨，瞬间河水深可达1.5～2.0m。韩庄、李岗到曹八沟的矿山西侧河段，河床宽100～180m，河漫宽200m以上，一般流量0～0.02m3/秒。
石漫滩水库流域面积230Km2，设计水位110.65m，校核水位112.05m，库容1.2亿立方米，坝顶高程112.5m，最大泄洪量3927m3。
2.4地层、岩性
矿区分布的地层单位有下古生界中寒武统和新生界第四系。
第四系松散沉积层（Q3+4）：上部为黄土状土层，厚0～5m。中下部为砂砾石层，厚度变化很大。总厚度变化1.7～45.60m，平均17.39m。
中寒武统（ε2）：
张夏组（ε2z）：上部厚层鲕状白云质灰岩、白云岩，顶为紫红色页岩，中下部条鲕状及斑块状石灰岩，底为核形石灰岩、鲕状白云岩。分布宽550m以上，真厚300米。
徐庄组（ε2x）：上部泥质条带状鲕状灰岩、薄层状泥灰岩，下部页岩夹薄层砂岩，分布宽300m以上，真厚>200m。
2.5 地质构造
矿区内未发现断裂构造以及岩浆活动或热变质现象。
含矿系地层（ε2）产状稳定，倾向SE150～180°，倾角20～25°。即为倾向南至南东的单斜构造。
3.矿山开采现状
本矿由层状共生的石灰岩、白云岩、白云质灰岩等共同构成开采对象，上部普遍为厚度不等的第四系疏松层覆盖，下伏的石灰岩等矿层侵蚀面，即顶面高程在107.14～134.17m，平均119.40m。所以本矿可采资源储量基本上都处在矿区内最低侵蚀基准面113.75m和石漫滩水库设计水位110.65m以下。因此，本露天开采类型是典型的凹陷露天矿。
本矿山为正生产露天矿，目前已形成东西长406m，南北宽310m采场规模，采场总面积105025㎡，相当于设计终了面积的三分之一。采场周边平均高程131.9m，采场内最低点标高95.24m，采场生产维持水位线高程100.5m，采场静水位线高程114.06m。
4.矿区水文地质
4.1地下水类型
根据地下水赋存条件、水理性质及水力特征，本矿区地下水类型划分为松散层孔隙水和基岩溶洞裂隙水两类。
4.1.1第四系松散层孔隙水
分全新统、更新统两种沉积层。全新统分布矿区西侧曹八沟河床，由冲洪积砂砾石构成，厚7m左右，透水性及富水性均强，附近民井抽水试验结果，单位涌水量0.0196～1.7215升/秒·米。更新统在矿区内有普遍分布，一般厚5-17m，由西向东增厚。上部为冲积亚粘土、粉质粘土，中下部为冲洪积泥砾石层、砂砾层。由于地处岗坡，透水性及富水性均弱，单位涌水量一般在0.003～0.02升/秒·米。 4.1.2基岩溶洞裂隙水
组成岩性为厚层石灰岩、白云岩、白质灰岩，均是矿床开采对象，并直接构成露天采场及其边坡的基本岩性。溶洞发育程度中等，采场可见溶洞最大直径1.6×1.1m，一般0.5m左右，溶洞间相互连通性较差。第四系覆盖下的石灰岩侵蚀面呈典型的卡斯特地貌特征，高差达5-7m。溶洞发育程度与岩性相关，石灰岩内较发育，白云质灰岩次之，白云岩内多以溶蚀裂隙为主。钻探过程常遇大小不等溶洞，伴之出现的是漏水现象时有发生。据本区它地相似条件抽水试验结果，单位涌水量最高达0.62-1.24升/秒·米。
4.2 地下水补给、迳流、排泄条件和水文地质类型
李岗矿开采对象属于基本位于当地侵蚀基准面以下的凹陷露天矿，水文地质类型是以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床和水文地质条件复杂的矿床。
矿区地下水主要接受大气降水垂直补给和西侧源自曹八沟河的由西向东沿地层走向的地下迳流补给。其中以曹八沟河为水源的地下迳流补给为主。
地表迳流自南向北自然排泄条件通畅。地下水无自然排泄条件，地下迳流排泄不畅。
4.3 地表水与地下水的水力联系
地表水体曹八沟河与露天采场溶洞裂隙涌水有直接水力联系。据2012年12月一次同时间水位测定结果，露天采场静水位标高为114.06m时，对应的曹八沟河段水位高程则为114.84m，两者相距150m，而水位几乎相等。同期曹八沟河进入矿区水位117.32m，出矿区水位为113.75m，河床落差3.5m。
在采场正常生产排水期间，对应的曹八沟河床及河滩，清楚的出现透水漏斗10多处，漏斗构成岩性为粗粒砂砾石层。透水漏斗地表直径一般0.5-1.0m，深0.3-0.5m，最大为3.2×2.7m。现在位于河床中心的一个正在透水的漏斗为3.0×2.5m，深2.2m ，河水至此全贯入该透水漏斗，并导致河水全部断流。透水漏斗沿河床中心及东侧河滩呈南北向断续分布，南北总长360米，距采场西边坡最近点90m，最远点150m，沿矿层走向的对应关系比较明显。
为了查明采坑大量用水的原因在采场西侧做了电法物探剖面测量工作。根据曹八沟河与露天采场间的视电阻率法物探剖面测量成果，同样显示出河床以下与采矿场之间存在石灰岩溶洞水力联系地质特征。在顺河道南北向600m长度范围内，都分布有断续的视电阻率异常，分布位置与已产生的透水漏斗位置大体吻合。物探推断溶洞深度范围，主要在高程-100m以上，但在深-200m以内仍有清楚视电阻率异常产生。因此可以预测，随着露天采场的扩大和延深，曹八沟河床透水漏斗数量和规模会增多增大，采场排水量会随之加大。
石漫滩水库与矿区之间，由于有隔水层存在，以及层间垂直水力联系弱，因此不存在直接水力联系。但是，若石漫滩水库蓄水处在设计洪水位110.65m状态时，即使曹八沟河断流，曹八沟河河床以下的厚7m左右的砂砾松散层也将会得到来自水库洪水位期沿河床潜水回流的补给。所以，在特定条件下，石漫滩水库与矿区或存在有限的间接水力联系。
4.4 地下水动态特征
地下水动态直接受大气降水及其季节性曹八沟河影响，曹八沟河断流及枯水季节，地下水补给减弱，反之则增强。
据38个钻孔简易水文观测资料统计，钻探过程漏水现象较多，未发现钻孔涌水现象。钻孔终孔稳定水位变化较大，1.00-71.00m，平均23.03m，相应稳定水位的高程为107.14-154.63m，平均119.40m。钻孔稳定水位变化与第四系松散层厚度大小不相关，与钻孔所处地形高低有一定正相关。（表2）
4.5 含水层、隔水层
4.5.1 含水层
覆盖层松散层孔隙水含水层：分布在矿区内岗坡地段时为弱富水性；分布在西侧曹八沟河河床、河漫滩地段时则为中等至强富水性，平均厚7.0m。
矿层碳酸盐岩溶洞裂隙含水层：石灰岩层的富水性高于共生的白云岩、白云质灰岩层。中等至强富水性。厚层状、块状体；厚度300m以上。
4.5.2 隔水层
岩性为杂色页岩夹薄层中细粒砂岩，即不含水层。分布开采对象的石灰岩、白云岩、白云质灰岩共生体的顶盘和底盘，顶盘出露宽100m以上，底盘出露宽500m以上。不含水，为良好的隔水层。
4.6 矿坑充水因素
除接受大气降水外，地下充水因素有两个：一是，少量来自近地表松散层孔隙水的渗水。二是，基本来自开采对象，即碳酸盐岩溶洞裂隙水的涌水。涌水位置分布在露天采场周边的边坡和坑底，其中以采场西侧边坡和坑底 的涌水占主导。尤其是浅部，推断在标高+60m以内，西侧河流通过透水漏斗或松散砂卵石层垂直补给，直接转变为地下水，使河床与采场之间的溶洞裂隙会像连通器一样通过短距离地下迳流，几乎直接涌入生产采坑。
表2.李岗石灰岩矿钻孔终孔稳定水位
孔 号 孔口标高（m） 终孔深度（m） 稳定水位（m） 孔 号 孔口标高（m） 终孔深度（m） 稳定水位（m）
ZK101 114.70 106.60 1.00 ZK703 134.10 102.45 2.50
ZK102 120.88 101.71 11.90 ZK801 133.63 109.24 15.00
ZK201 116.20 108.01 6.80 ZK802 139.25 105.59 11.00
ZK202 118.29 119.32 7.50 ZK803 147.03 105.54 25.50
ZK203 123.93 107.32 1.00 ZK901 139.92 103.90 61.50
ZK301 118.30 119.47 6.80 ZK902 140.00 109.48 10.10 ZK302 127.30 103.05 35.00 ZK903 155.23 111.84 34.76
ZK303 126.00 124.60 8.00 ZK904 153.75 129.16 26.30
ZK304 127.32 107.29 19.00 ZK1001 156.00 124.25 21.46
ZK401 120.40 130.07 11.98 ZK1002 158.20 108.88 25.00
ZK402 123.30 103.25 9.20 ZK1003 158.85 109.00 96.34
ZK403 136.60 104.76 35.86 ZK1004 158.20 108.60 30.00
ZK404 136.73 123.17 14.54 ZK1101 168.86 102.30 31.00
ZK501 122.00 120.18 12.50 ZK1102 167.63 106.98 50.00
ZK502 128.20 147.06 7.10 ZK1103 164.76 109.78 46.30
ZK503 124.99 115.58 26.84 ZK1104 161.27 104.03 53.10
ZK601 128.60 118.99 71.00 ZK1 127.52 106.36 6.90
ZK602 143.80 126.17 24.44 ZK2 134.83 110.79 6.90
ZK603 127.39 118.17 1.20 曹八沟河（枯水季） 114.20
ZK701 140.00 107.99 露天采场（同期） 114.06
ZK702 130.48 102.45 10.00
5.矿山实际排水量和预测涌水量
5.1矿山实际排水量
该石灰岩露天矿为10年以上的多年生产矿山，采场排水量由无到有，随着采场扩大与采深增加，实际排水量逐步增大。然而，在此之前的采场排水量缺乏准确记录，无法估算各阶段系统实际涌水量。仅就现阶段有限排水记录和采场现状测量结果，对矿坑实际涌水量相关参数估算列述如下。
2013-2014年度部分完整月份实际排水记录的平均昼夜排水量计算结果见表3。
表3.2013-2014年度部分月份平均昼夜排水量
年 度 各月份平均昼夜实际排水量（m3/d）
二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 平均
2013年 3940 3504 2208 1080 2904 2232 3264 2733
2014年 2647 1680 4272 4084 3171
表3中，与之对应的采场涌水断面和维持生产静水位等参数列于表4。
表4.2013-2014年度采场排水对应时段的涌水参数
时 段 采场最低高程（m） 采场生产维持水位（m） 同期采场的涌水断面
采场顶面（㎡） 采场底面（㎡） 采场深度（m） 开拓断面（㎡）
2012.12 97.67 114.06
（稳定水位）
2013.08 95.45 98.0 60084 9041 32 30737
2014.06 95.24 100.5 83936 12586 24.5 39613
注：1、表中采场顶面高程取自采场外廊的最低一侧边坡的顶面。
2、表中201.12采场稳定静水位114.06m，同时同段河床水位为114.84m。
据2013年和2014年计四次使用恢复水位法专门观测涌水试验结果，相关涌水参数列于表5。
通过以上表3中昼夜排水量和表5中昼夜涌水量比较，排水量通常都大于涌水量，这应属于正常的合理现象，所以才能够有效的降低水位至一定高程以维持开采生产正常进行。其中表5中2014.9.14-20涌水试验结果骤然增大的原因，一是开拓断面明显增大，再是恰逢连日降雨致使河床迳流水位上涨的结果。
表5. 2013-2014年采用恢复水位法试验涌水量结果表
时 间 动水位（标高m） 恢复水位高度（m） 时间（h） 静涌水量（m3） 单位涌水量（L/s·m） 反推昼夜涌水量（m3/d）
起 止
2013.5.14-17 97.17
（5994㎡） 97.83
（6871㎡） 0.66 72 4245 37.2251 1419
2013.12.27-29 97.60（6573㎡） 98.09
（6778㎡） 0.49 50 3271 37.084 1570
2014.1.27-29 97.66（6268㎡） 98.10
（6685㎡） 0.44 47.3 2849 38.0363 1446
2014.9.19-20 100.64
（14913㎡） 101.03
（20160㎡） 0.39 19 6839 256.3801 8639
5.2采场涌水量预测
涌水量预测方法选择 由于本矿山系多年正生产露采矿山，且积累一定的实际排水记录和多次专门涌水试验资料，因此，选择“比拟法”进行此次矿坑涌水量预测。
扩建矿山涌水量预测：
比拟法计算公式：
Q=（Q1÷S1）×S2×H
式中：Q-拟建矿山预测涌水量（m3/d） Q1-多年正生产矿山实测平均涌水量（m3/d）
S1-多年正生产矿山开拓断面（m2）
S2-拟（扩）建矿山设计开拓断面（m2）
H-生产矿山与拟（扩）建矿山垂直深度系数
α-历年气象观测不同频率一日最大降水量
多年生产矿山实际涌水量采用最近年份即2014年3-6月平均排水量3171m3/d，相应的开拓断面为39613m2。扩建矿山设计终了开拓断面为223252m2（顶面积245190m2，高程125m；底面积98283m2，高程40m）。
比拟法预测李岗石灰岩矿设计终了采场涌水量结果：17852m3/d。
6.结论及建议
6.1 李岗石灰岩矿水文地质勘查类型属于水文地质条件复杂的第三类第一亚类，即以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。
6.2采用比拟法预测李岗矿设计终了涌水量为17852m3/d，属大水矿山。目前开采现状实际排水量平均为3171m3/d，属中水矿山。
6.3 李岗矿凹陷露天采场涌水量同采场西侧的曹八沟河存在直接水力联系，采坑涌水量大小且受曹八沟河季节性迳流量直接影响，雨季河水上涨则采坑涌水量增大，旱季河水断流则采坑涌水量减小。
6.4 李岗矿露天采场涌水量同北部的石漫滩水库无直接水力联系，这是由于两者之间分布有巨厚的页岩隔水层的缘故。
6.5 建议对李岗矿西边坡外侧进行适当的阻透水治理措施。如：①对已发现的主要导水溶洞堵漏注浆；②在河道与采场之间设计施工防透水帷幕注浆工程；③对产生透水漏斗的曹八沟河对应河段，将河道分段向西滚动改道30-40m，并用粘土填实原河道，以消弱河流与采场两者之间的水力联系。
参考文献：
[1]张源有，孙君锴，苏金刚等.河南省舞钢市李岗石灰岩矿储量报告[S].2011.
[2]蒋辉等.专门水位地质学[M].地质出版社，2007.7.1.
作者简介：
冯军山（1976-），男，汉族，河南许昌人，河南省有色金属地质矿产局第四地质大队工程师，探矿专业，主要从事工勘岩土和探矿工作。
祈新堂（1970-），男，汉族，河南南阳人，河南省有色金属地质矿产局第四地质大队高级工程师，探矿专业，主要从事工勘岩土和探矿工作。
李柏青（1968-），男，汉族，安徽安庆人，河南省有色金属地质矿产局第四地质大队工程师，探矿专业，主要从事工勘岩土和探矿工作。