[发明专利]一种矿区堆土场保水绿化装置及其水环境监测方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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；

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。

发明内容

本发明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，本发明提供一种结构简单、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；