一种矿区堆土场保水绿化装置及其水环境监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种矿区堆土场保水绿化装置，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)，所述矿区堆土场保水绿化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)及三排渗流孔(14)；在最上端的所述自密封套管(11)上设置有透气挡水盖，包括盖体(201)及固定在其底部的固定侧护板(202)和挡灰侧护板(203)。本发明专利技术所述的矿区堆土场保水绿化装置结构简单、成本低、操作简便。

【技术实现步骤摘要】
一种矿区堆土场保水绿化装置及其水环境监测方法
本专利技术涉及一种保水绿化装置，尤其适用于矿区堆土场保水绿化及其水环境监测方法。
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。2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》，中国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤污染超标率达16.1％，在工矿业废弃地土壤环境问题突出的同时，耕地土壤环境质量更加堪忧。面对土壤污染的严峻局面，国家立法速度明显加快。环保部除了在新《环境保护法》中增加了土壤修复的内容外，日前又公布了新的《土壤环境质量标准(征求意见稿)》，《土壤污染防治行动计划》(简称"土十条")的制定实施也被提上日程。这些政策和法规都说明了环境修复工作的迫切性，特别是工矿业废弃地土壤环境问题，这其中尤为突出的就是矿区堆土场的污染，特备是一些大型露天煤矿，由于堆土场高且大，一般露天矿采用疏水开采，造成水位下降，露天矿堆土场上方很难存活植物和植被，没有植被和植物，露天矿堆土场的粉尘等随风漂流，对周围环境造成极大影响，对生态环境造成污染，同时没有植物的水土保持作用，对堆土场本身的安全造成极大隐患。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、排土场的水位太低，蓄水能力太差，特别是植物需要的包气带水很难保持，同时堆土场太高，容易造成滑坡等灾害；2、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；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，而土层表面的包气带水对于堆土场地表土地复垦具有重要意义；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，为此，本专利技术提供一种结构简单、成本低、操作简便的矿区堆土场保水绿化装置。一种矿区堆土场保水绿化装置，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，所述矿区堆土场保水绿化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。所述第一测量井由多个自密封套管上下连接而成，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及三排渗流孔；所述第一线缆缝与三排所述的渗流孔沿所述自密封套管的管壁均匀布置，且均与所述自密封套管的轴线平行；在最上端的所述自密封套管上设置有透气挡水盖，包括盖体及固定在其底部的固定侧护板和挡灰侧护板，所述盖体为圆形，所述固定侧护板和所述挡灰侧护板为中空圆柱体，所述固定侧护板的直径小于所述挡灰侧护板；所述固定侧护板的上部设置有多个透气孔，下端与所述自密封套管可拆卸地固定连接。本专利技术所述的矿区堆土场保水绿化装置，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；所述盖体、所述固定侧护板和所述挡灰侧护板在竖直方向上的轴线重合；所述固定侧护板与所述自密封套管的上端之间为螺纹连接；所述自密封套管中露出土层表面的所述第一线缆缝和所述渗流孔使用胶进行密封；在所述盖体的上端连接有挡水斜板，所述挡水斜板为直径从上到下逐渐减小的圆柱形，所述挡水斜板与所述盖体之间的角度为115°；在所述挡水斜板与所述盖体之间的连接处连接导水管的上端，所述导水管的下端与距离所述第一测量井1m以外的区域相连通。本专利技术所述的矿区堆土场保水绿化装置，其中，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使用塑胶固定；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区堆土场保水绿化装置，其中，所述渗流孔的直径为10mm，在同一排中，每相邻两个所述渗流孔之间的间距为35mm；所述透气挡水盖由高比热容高强度的树脂材料制成；所述固定侧护板的内径为94mm，外径为100mm，高度为120mm，下端的螺纹区域高度为30mm，所述透气孔的长和高分别为80mm和60mm；所述挡灰侧护板内径为140mm，外径为145mm，高度为200mm，所述盖体的直径为145mm，高度为25mm，所述挡水斜板的斜面长度为150mm，厚度为3mm，所述导水管长度为1.5m。本专利技术所述的矿区堆土场保水绿化装置，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；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区堆土场保水绿化装置，其中，还包括设置在所述堆土场上部的人造保水层，由水平铺设的隔水树脂软板层和连接在其外端的防滑隔水层构成；所述防滑隔水层与水平面成18-25°铺设，与所述隔水树脂软板层之间成钝角；所述防滑隔水层由多个防滑隔水板构成，所述防滑隔水板由多个防滑挡板和贯穿连接多个所述防滑挡板的长度方向中心的隔水板构成，所述防滑挡板倾斜设置，与所述隔水板之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿区堆土场保水绿化装置，其特征在于：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)，所述矿区堆土场保水绿化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；所述第一测量井(2)由多个自密封套管(11)上下连接而成，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)及三排渗流孔(14)；所述第一线缆缝(12)与三排所述的渗流孔(14)沿所述自密封套管(11)的管壁均匀布置，且均与所述自密封套管(11)的轴线平行；在最上端的所述自密封套管(11)上设置有透气挡水盖，包括盖体(201)及固定在其底部的固定侧护板(202)和挡灰侧护板(203)，所述盖体(201)为圆形，所述固定侧护板(202)和所述挡灰侧护板(203)为中空圆柱体，所述固定侧护板(202)的直径小于所述挡灰侧护板(203)；所述固定侧护板(202)的上部设置有多个透气孔(204)，下端与所述自密封套管(11)可拆卸地固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种矿区堆土场保水绿化装置，其特征在于：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)，所述矿区堆土场保水绿化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；所述第一测量井(2)由多个自密封套管(11)上下连接而成，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)及三排渗流孔(14)；所述第一线缆缝(12)与三排所述的渗流孔(14)沿所述自密封套管(11)的管壁均匀布置，且均与所述自密封套管(11)的轴线平行；在最上端的所述自密封套管(11)上设置有透气挡水盖，包括盖体(201)及固定在其底部的固定侧护板(202)和挡灰侧护板(203)，所述盖体(201)为圆形，所述固定侧护板(202)和所述挡灰侧护板(203)为中空圆柱体，所述固定侧护板(202)的直径小于所述挡灰侧护板(203)；所述固定侧护板(202)的上部设置有多个透气孔(204)，下端与所述自密封套管(11)可拆卸地固定连接。2.根据权利要求1所述的矿区堆土场保水绿化装置，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；所述盖体(201)、所述固定侧护板(202)和所述挡灰侧护板(203)在竖直方向上的轴线重合；所述固定侧护板(202)与所述自密封套管(11)的上端之间为螺纹连接；所述自密封套管(11)中露出土层表面的所述第一线缆缝(12)和所述渗流孔(14)使用胶进行密封；在所述盖体(201)的上端连接有挡水斜板(205)，所述挡水斜板(205)为直径从上到下逐渐减小的圆柱形，所述挡水斜板(205)与所述盖体(201)之间的角度为115°；在所述挡水斜板(205)与所述盖体(201)之间的连接处连接导水管(206)的上端，所述导水管(206)的下端与距离所述第一测量井(2)1m以外的区域相连通。3.根据权利要求2所述的矿区堆土场保水绿化装置，其特征在于：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)之间使用塑胶固定；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)。4.根据权利要求3所述的矿区堆土场保水绿化装置，其特征在于：所述渗流孔(14)的直径为10mm，在同一排中，每相邻两个所述渗流孔(14)之间的间距为35mm；所述透气挡水盖由高比热容高强度的树脂材料制成；所述固定侧护板(202)的内径为94mm，外径为100mm，高度为120mm，下端的螺纹区域高度为30mm，所述透气孔(204)的长和高分别为80mm和60mm；所述挡灰侧护板(203)内径为140mm，外径为145mm，高度为200mm，所述盖体(201)的直径为145mm，高度为25mm，所述挡水斜板(205)的斜面长度为150mm，厚度为3mm，所述导水管(206)长度为1.5m。5.根据权利要求1所述的矿区堆土场保水绿化装置，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；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。6.根据权利要求1所述的矿区堆土场保水绿化装置，其特征在于：还包括设置在所述堆土场(1)上部的人造保水层，由水平铺设的隔水树脂软板层(601)和连接在其外端的防滑隔水层(602)构成；所述防滑隔水层(602)与水平面成18-25°铺设，与所述隔水树脂软板层(601)之间成钝角；所述防滑隔水层(602)由多个防滑隔水板构成，所述防滑隔水板由多个防滑挡板(604)和贯穿连接多个所述防滑挡板(604)的长度方向中心的隔水板(603)构成，所述防滑挡板(604)倾斜设置，与所述隔水板(603)之间的角度为60...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯飞胜，尚海丽，付萍杰，王攀，孙亮，
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