一种矿排土场多水种实时监测装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种矿排土场多水种实时监测装置，包括地上部分和地下部分，所述地上部分为位于原来地表上方的堆土场(1)，所述矿排土场多水种实时监测装置包括第一测量井(2)和第二测量井(3)；所述第一测量井(2)由多个自密封套管(11)上下连接而成；在最上端的所述自密封套管(11)上设置有包气带水检测装置，其包括数据处理箱(14)、多对电极探针(15)、卡槽(16)和土壤监测管(17)。本发明专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置结构简单、成本低、操作简便。

Multi water type real-time monitoring device for ore dump soil field and its using method

The invention relates to a mine dump water real-time monitoring device, including ground and underground parts, the upper part is located above the surface of the original stack field (1), the first coal mine includes measuring well dump water for real-time monitoring device (2) and second measuring well (3); the first measurement wells (2) is composed of a plurality of self sealing sleeve (11) on the connection; self sealing at the top of the casing (11) is arranged on the vadose zone water detection device, comprising a data processing box (14), a plurality of electrode probes (15), slot (16) and soil monitoring tube (17). The invention relates to a real-time monitoring device with multiple water types for a mine dump site, which has the advantages of simple structure, low cost and easy operation.

【技术实现步骤摘要】
一种矿排土场多水种实时监测装置及使用方法
本专利技术涉及一种矿业机械，尤其适用于矿排土场多水种实时监测装置及使用方法。
技术介绍
露天采煤直接剥离表土和煤层的上覆岩层，使煤层暴露后开采，并在采区内、外分层堆置剥离的岩土形成排土场。大型排土场是采区岩土混合堆积形成的人工巨型堆垫体。在大型排土场堆积形成过程中，排土场区域水位变化对区域环境评估，对煤矿安全生产预警都有重要的作用。排土场由无到有的过程实际上是整个露天矿区开采的过程，但是现在鲜有研究，有部分团队在排土场周围区域布设几个测井，对水位进行研究，这种布设方式需要多个测井，费用高，其次，并没有直接测试排土场实际水位的变化，这对于科研研究而言并不严谨，不能进行排土场中心向周围区域水位的变化趋势，最后，排土场从无到有，从大到小，也就是开采区域经历开采到开采形成排土场的整个过程的水位变化，目前没有真正做到实时在线监测的，但是这个数据对于科学研究，环境评价和煤矿安全生产预警都有极其重要的参考价值；排土场重点部分在于包气带水的研究，这对于堆土场地表土地复垦具有重要意义，同时包气带水与堆土场土层水和土层以下水位之间的结合很少，露天矿的排土场有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点，因此实时监测排土场的水位变化情况，对排土场本身的稳定性具有重要意义。主要难点有以下几点：1、排土场区域会经历从无到有，地表经历从低到高的过程，因此测井也会逐步增加，如何实现监测井高度的安全稳定增加，并保证数据的稳定测试和传输是个难点；2、土层表面的包气带水对于堆土场地表植被生长有极其重要的作用，对堆土场地表土地复垦具有重要意义，因此土层表面的包气带水的实时监测是个费时费力的工作，目前鲜有研究；3、排土场从纵向方向主要分为两个区域，一个是地表以上的堆土场区域，其水位主要补充水源为地表水，其变化大，受天气影响较大，其水位变化对排土场安全性影响极大；第二个是地表以下区域，受矿坑排水影响，其水位与矿坑排水和突水有直接关系，其水质好坏也是重要的参考数据。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是在排土场由无到有过程中，即露天矿开采前，开采中和开采后，如何克服现有的技术困难，实现排土场区域水位变化情况，以使有充分的数据支持后续的排土场本身的稳定性、煤矿安全开采和地表土地复垦等研究；为此，本专利技术提供一种结构简单、成本低、操作简便的矿排土场多水种实时监测装置。一种矿排土场多水种实时监测装置，包括地上部分和地下部分，所述地上部分为位于原来地表上方的堆土场，所述矿排土场多水种实时监测装置包括第一测量井和第二测量井；所述第一测量井设置于所述堆土场的中部，在所述第一测量井的下部设置有第一水位传感器和位于其上部的固定套筒，在所述堆土场上方设置有线圈车，在所述线圈车上设置有第一无线传输模块，所述第一水位传感器连接第一线缆的一端，所述第一线缆的另一端穿过所述固定套筒与所述第一无线传输模块相连；所述第一测量井由多个自密封套管上下连接而成；所述第二测量井包括依次连接的竖直段、水平段和自由段，其中，所述竖直段设置在地下，在所述竖直段和所述水平段连接处设置有固定滑轮，在所述竖直段的下部设置有第二水位传感器，所述第二水位传感器通过第二线缆与所述自由段外部的第二无线传输模块相连；在最上端的所述自密封套管上设置有包气带水检测装置，其包括数据处理箱、多对电极探针、卡槽和土壤监测管；所述数据处理箱设置在所述自密封套管的上部，与所述线圈车相连，所述卡槽设置在所述数据处理箱的下部，在所述卡槽内设置有所述土壤监测管，所述电极探针的一端设置在所述自密封套管内，并与所述数据处理箱相连，另一端设置在所述土壤监测管内；所述土壤监测管为长条形，由凹陷方向相同的第一弧形侧壁和第二弧形侧壁构成，所述第一弧形侧壁的两端与所述第二弧形侧壁的两端相连，在所述第一弧形侧壁上设置有多个渗流孔，在所述第二弧形侧壁上设置有多个供所述电极探针穿过的探针孔。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，所述第一弧形侧壁的横截面为直径15mm，圆心角191°的钝角圆弧形，所述第二弧形侧壁的横截面为直径80mm，圆心角169°的钝角圆弧形；所述卡槽由上下两个铁板构成，所述铁板完全覆盖所述土壤监测管的剖面。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，所述自密封套管由两个直径不同的中空管体套接固定而成，所述自密封套管的下部内径与上部外径一致；所述电极探针的数量为5对，从上至下沿竖直方向排列；所述电极探针的处于所述自密封套管内部的部分涂覆有绝缘漆；所述数据处理箱与所述电极探针之间采用第三线缆连接，所述第三线缆垂直布置并采用胶固定在所述自密封套管的内壁上，所述电极探针与所述探针孔之间的空隙也采用胶封堵，所述数据处理箱与所述线圈车之间有线连接。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，相邻的两对所述电极探针之间的距离为200mm，每对所述电极探针内正负电极之间的距离为2mm，所述电极探针长度为28mm，其中，处于所述自密封套管管壁中的长度为14mm，处于所述土壤监测管内的长度为10mm，处于所述自密封套管内的长度为4mm；所述固定套筒为圆柱形，在所述固定套筒的外侧壁上设置有多个向内凹陷的第一凹槽，在所述固定套筒的中心设置有上下贯通的通孔；所述固定套筒和所述自密封套管之间采用塑胶固定；在所述自密封套管上设置有连通其内部和外部的第一线缆缝；在所述固定套筒上设置有连通其内部和外部的第二线缆缝。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，所述第一水位传感器的内部从下至上包括依次连接的第一压力探头、长条形电池组和第一单片机，所述第一单片机还与所述第一压力探头相连，在所述第一水位传感器的底部设置有向上凹陷的第二凹槽，所述第二凹槽的顶部即为所述第一压力探头的底部。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，所述第二水位传感器的内部从下至上包括依次连接的第二压力探头、变压装置和第二单片机，所述第二单片机还与所述第二压力探头相连，在所述第二水位传感器的底部设置有向上凹陷的第三凹槽，所述第三凹槽的顶部即为所述第二压力探头的底部；所述变压装置与外部电源相连。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，所述固定滑轮由第一固定滑轮和第二固定滑轮构成，所述第一固定滑轮设置在所述竖直段中，包括第一滑轮和与其相连的第一滑轮杆，所述第二固定滑轮设置在所述水平段中，包括第二滑轮和与其相连的第二滑轮杆，所述第一滑轮杆与所述第二滑轮杆均固定在所述竖直段与所述水平段的连接处；所述第一滑轮的直径为40mm，所述第一滑轮杆与竖直方向的夹角为30°，长85mm，所述第二滑轮的直径为10mm，所述第二滑轮杆与水平方向的夹角为30°，长25mm；所述第一滑轮杆和所述第二滑轮杆均为钢筋材质，直径为10mm；所述第一滑轮和所述第二滑轮的宽度均为25mm。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，所述第二测量井的竖直段为钻孔，所述水平段采用所述自密封套管左右连接而成，所述水平段设置在所述堆土场和原地表之间，所述自由段由中空橡胶材料制成，所述自由段竖直设置在所述堆土场的外部；所述的矿排土场多水种实时监测装置还包括控制中心，分别与所述第一无线传输模块和所述第二无线传输模块通讯相连。本专利技术所述的矿排土场多水种实时监测装置，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：所述露天煤矿排土场包括地上部分和地下部分，所述地上部分为位于原来地表上方的堆土场(1)，所述矿排土场多水种实时监测装置包括第一测量井(2)和第二测量井(3)；所述第一测量井(2)设置于所述堆土场(1)的中部，在所述第一测量井(2)的下部设置有第一水位传感器(4)和位于其上部的固定套筒(5)，在所述堆土场(1)上方设置有线圈车(6)，在所述线圈车(6)上设置有第一无线传输模块，所述第一水位传感器(4)连接第一线缆(7)的一端，所述第一线缆(7)的另一端穿过所述固定套筒(5)与所述第一无线传输模块相连；所述第一测量井(2)由多个自密封套管(11)上下连接而成；所述第二测量井(3)包括依次连接的竖直段(301)、水平段(302)和自由段(303)，其中，所述竖直段(301)设置在地下，在所述竖直段(301)和所述水平段(302)连接处设置有固定滑轮(8)，在所述竖直段(301)的下部设置有第二水位传感器(9)，所述第二水位传感器(9)通过第二线缆(10)与所述自由段(303)外部的第二无线传输模块相连；在最上端的所述自密封套管(11)上设置有包气带水检测装置，其包括数据处理箱(14)、多对电极探针(15)、卡槽(16)和土壤监测管(17)；所述数据处理箱(14)设置在所述自密封套管(11)的上部，与所述线圈车(6)相连，所述卡槽(16)设置在所述数据处理箱(14)的下部，在所述卡槽(16)内设置有所述土壤监测管(17)，所述电极探针(15)的一端设置在所述自密封套管(11)内，并与所述数据处理箱(14)相连，另一端设置在所述土壤监测管(17)内；所述土壤监测管(17)为长条形，由凹陷方向相同的第一弧形侧壁(101)和第二弧形侧壁(102)构成，所述第一弧形侧壁(101)的两端与所述第二弧形侧壁(102)的两端相连，在所述第一弧形侧壁(101)上设置有多个渗流孔(103)，在所述第二弧形侧壁(102)上设置有多个供所述电极探针(15)穿过的探针孔。...

【技术特征摘要】
1.一种矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：所述露天煤矿排土场包括地上部分和地下部分，所述地上部分为位于原来地表上方的堆土场(1)，所述矿排土场多水种实时监测装置包括第一测量井(2)和第二测量井(3)；所述第一测量井(2)设置于所述堆土场(1)的中部，在所述第一测量井(2)的下部设置有第一水位传感器(4)和位于其上部的固定套筒(5)，在所述堆土场(1)上方设置有线圈车(6)，在所述线圈车(6)上设置有第一无线传输模块，所述第一水位传感器(4)连接第一线缆(7)的一端，所述第一线缆(7)的另一端穿过所述固定套筒(5)与所述第一无线传输模块相连；所述第一测量井(2)由多个自密封套管(11)上下连接而成；所述第二测量井(3)包括依次连接的竖直段(301)、水平段(302)和自由段(303)，其中，所述竖直段(301)设置在地下，在所述竖直段(301)和所述水平段(302)连接处设置有固定滑轮(8)，在所述竖直段(301)的下部设置有第二水位传感器(9)，所述第二水位传感器(9)通过第二线缆(10)与所述自由段(303)外部的第二无线传输模块相连；在最上端的所述自密封套管(11)上设置有包气带水检测装置，其包括数据处理箱(14)、多对电极探针(15)、卡槽(16)和土壤监测管(17)；所述数据处理箱(14)设置在所述自密封套管(11)的上部，与所述线圈车(6)相连，所述卡槽(16)设置在所述数据处理箱(14)的下部，在所述卡槽(16)内设置有所述土壤监测管(17)，所述电极探针(15)的一端设置在所述自密封套管(11)内，并与所述数据处理箱(14)相连，另一端设置在所述土壤监测管(17)内；所述土壤监测管(17)为长条形，由凹陷方向相同的第一弧形侧壁(101)和第二弧形侧壁(102)构成，所述第一弧形侧壁(101)的两端与所述第二弧形侧壁(102)的两端相连，在所述第一弧形侧壁(101)上设置有多个渗流孔(103)，在所述第二弧形侧壁(102)上设置有多个供所述电极探针(15)穿过的探针孔。2.根据权利要求1所述的矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：所述第一弧形侧壁(101)的横截面为直径15mm，圆心角191°的钝角圆弧形，所述第二弧形侧壁(102)的横截面为直径80mm，圆心角169°的钝角圆弧形；所述卡槽(16)由上下两个铁板构成，所述铁板完全覆盖所述土壤监测管(17)的剖面。3.根据权利要求2所述的矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：所述自密封套管(11)由两个直径不同的中空管体套接固定而成，所述自密封套管(11)的下部内径与上部外径一致；所述电极探针(15)的数量为5对，从上至下沿竖直方向排列；所述电极探针(15)的处于所述自密封套管(11)内部的部分涂覆有绝缘漆；所述数据处理箱(14)与所述电极探针(15)之间采用第三线缆连接，所述第三线缆垂直布置并采用胶固定在所述自密封套管(11)的内壁上，所述电极探针(15)与所述探针孔之间的空隙也采用胶封堵，所述数据处理箱(14)与所述线圈车(6)之间有线连接。4.根据权利要求3所述的矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：相邻的两对所述电极探针(15)之间的距离为200mm，每对所述电极探针(15)内正负电极之间的距离为2mm，所述电极探针(15)长度为28mm，其中，处于所述自密封套管(11)管壁中的长度为14mm，处于所述土壤监测管(17)内的长度为10mm，处于所述自密封套管(11)内的长度为4mm；所述固定套筒(5)为圆柱形，在所述固定套筒(5)的外侧壁上设置有多个向内凹陷的第一凹槽(501)，在所述固定套筒(5)的中心设置有上下贯通的通孔(502)；所述固定套筒(5)和所述自密封套管(11)之间采用塑胶固定；在所述自密封套管(11)上设置有连通其内部和外部的第一线缆缝(12)；在所述固定套筒(5)上设置有连通其内部和外部的第二线缆缝(13)。5.根据权利要求1所述的矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：所述第一水位传感器(4)的内部从下至上包括依次连接的第一压力探头(401)、长条形电池组(402)和第一单片机(403)，所述第一单片机(403)还与所述第一压力探头(401)相连，在所述第一水位传感器(4)的底部设置有向上凹陷的第二凹槽(404)，所述第二凹槽(404)的顶部即为所述第一压力探头(401)的底部。6.根据权利要求1所述的矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：所述第二水位传感器(9)的内部从下至上包括依次连接的第二压力探头(901)、变压装置(902)和第二单片机(903)，所述第二单片机(903)还与所述第二压力探头(901)相连，在所述第二水位传感器(9)的底部设置有向上凹陷的第三凹槽(904)，所述第三凹槽(904)的顶部即为所述第二压力探头(901)的底部；所述变压装置(902)与外部电源相连。7.根据权利要求4所述的矿排土场多水种实时监测装置，其特征在于：所述固定滑轮(8)由第一固定滑轮和第二固定滑轮构成，所述第一固定滑轮设置在所述竖直段(301)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文凤，付萍杰，冯飞胜，尚海丽，王攀，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11