[发明专利]一种露天煤矿排土场水位实时监测系统及其建立和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿业机械，具体涉及一种露天煤矿排土场水位实时监测系统及其建立和使用方法。

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，排土场区域水位和水质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和水质的变化，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和水质的变化趋势，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和水质变化，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；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、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。

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和水质变化情况，为此，本发明提供一种结构简单、成本低、操作简便的露天煤矿排土场水位实时监测系统。

一种露天煤矿排土场水位实时监测系统，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，所述露天煤矿排土场水位实时监测系统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。

本发明所述的露天煤矿排土场水位实时监测系统，其中，所述第一测量井由多个自密封套管上下连接而成，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。

本发明所述的露天煤矿排土场水位实时监测系统，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采用塑胶固定。

本发明所述的露天煤矿排土场水位实时监测系统，其中，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。

本发明所述的露天煤矿排土场水位实时监测系统，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。

本发明所述的露天煤矿排土场水位实时监测系统，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。

本发明所述的露天煤矿排土场水位实时监测系统，其中，所述固定滑轮包括滑轮支撑杆和与所述滑轮支撑杆相连的滑轮，所述滑轮的直径为30mm，宽度为25mm，所述滑轮支撑杆长为28mm，所述滑轮支撑杆与竖直面形成的夹角为40°。