一种矿区堆土场保水绿化装置及其水环境监测方法

摘要

本发明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。

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；

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。

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；

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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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，与所述隔水板之间的角度为60°。

本发明所述的矿区堆土场保水绿化装置，其中，所述隔水树脂软板层铺设成圆形或近圆形，是由多个相同规格的隔水树脂软板拼接而成，每块隔水树脂软板长4m，宽4m，厚度为4mm，所述隔水树脂软板层距离所述堆土场表面之间的距离为1.2-1.6m，所述隔水树脂软板层的边缘距离处于同一水平线上的所述堆土场的边缘之间的距离为6m；

所述防滑隔水板长5m，宽2m，厚度为6mm，所述防滑挡板的长度为300mm，宽度为200mm，厚度为5mm，所述防滑挡板与所述隔水板之间形成的锐角一侧朝向所述隔水树脂软板层的中心；所述防滑隔水层的顶端与所述隔水树脂软板层的外端之间的水平距离为5m；

在所述堆土场的顶部铺设有供植物生长的土壤，其厚度为200-300mm。

本发明所述的矿区堆土场保水绿化装置，其中，所述固定滑轮包括滑轮和滑轮支撑杆，滑轮直径30mm，宽度25mm，其中支撑杆长28mm，支撑杆与竖直面夹角为40°。

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；

所述的矿区堆土场保水绿化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。

本发明所述的矿区堆土场保水绿化装置，其中，所述第一测量井的底端与原地表之间的距离为5-8m，横截面为直径80mm的圆形，所述第一线缆的长度比所述堆土场的高度长30m；

所述第二测量井的竖直段为直径80mm的钻孔，高度比1.2倍的矿坑深度高40m，所述自由段的高度为5m以上；

所述线缆车能够在直径12m的范围内自由移动，所述固定套筒的底端距离原地表之间的距离为40m，所述第一线缆缝和所述第二线缆缝的宽度为15mm，所述固定套筒的所述通孔的直径为15mm；每根所述自密封套管长1.5m，大口区和小口区长度均为200mm，所述自密封套管中部的外径为94mm，内径为80mm，底部的外径为94mm，内径为87mm，上部的外径为87mm，内径为80mm；

所述固定套筒的材质为高强度塑胶，所述自密封套管的材质为钢。

本发明所述的矿区堆土场保水绿化装置进行水环境监测方法，包括如下步骤：

(A)根据设计的图纸找到堆土场的中心位置；

(B)打钻孔，形成第二测量井的竖直段，在其中安设第二水位传感器，并使用第二线缆固定在固定滑轮上，检测水位变化；

(C)2～3月后，露天矿开始开采工作面，并且开始将矿坑区域的表土层剥离到堆土场，这时铺设自密封套管形成水平段，并且将所述第二线缆从第一线缆缝里塞进去，连接到堆土场堆土范围之外；

(D)1～3月后，堆土场逐渐堆到5-8m高度，此时开始铺设所述自密封套管，形成第一测量井，同时，所述第二测量井的水平段外侧一端安装自由段，所述自由段为采用胶灌形成的橡胶管；

(E)3～5月后，堆土场逐渐堆到40m高度，开始监测所述第一测量井水位情况，安装第一水位传感器，并且在进口安装和封贴固定套筒，保证所述固定套筒以下的第一线缆和所述第一水位传感器不受井口以上的活动影响；(F)继续堆土，2～3年后，堆土场中间区域距离最终堆土高度还差1.6m时，将堆土场边缘到以内6m位置用推土机推成18-25°的平面，开始铺设人造保水层，其中，在此时的堆土场顶部将多个隔水树脂软板拼接成一个圆形或近圆形的隔水树脂软板层，边缘距离堆土场顶端边缘6m，在隔水树脂软板层的边缘铺设防滑隔水板，防滑隔水板和隔水树脂软板之间拼接如有重合则需要做好密封工作，人造保水层与自密封套管之间密封连接，人造保水层上部的自密封套管在插入第一线缆之后，要人工密封第一线缆缝和渗流孔；

(G)在一个星期之内，当计算将是最后一节自密封套管时，将最后一节自密封套管安装上，将线缆固定好，密封此时堆土场表面以上所有第一线缆缝和渗流孔，盖上透气挡水盖；

(H)然后再在上方继续堆土推平到结束，直到超过人造保水层1.2-1.6m停止堆土，推平，在上方铺设200-300mm的供植物生长的土壤，这种土壤在矿区开挖之前剥离储存在附近，然后种上植物，当地适合生长的植被或者改良后适合在此地生长的植被和草本植物等；

(I)全面监测堆土场土层水和地下水，对二者的数据综合分析；当堆土场土层水位达到3.5m，这说明主要是因为地表降水等地表水补给造成的影响，这时需要时刻做好堆土场安全巡逻工作，特别是边坡区域，防止滑坡对周围造成人身财产损伤；当地下水水位突然下降时，防止矿坑突水发生，做好相关预警和排查工作，或者水位下降和上升的速率是前一天的1.5倍以上，这种慢性变化趋势的变化也是采矿事件或者水流动事件对水位造成的影响，都需要及时分析原因，排查隐患。

有益效果：

本发明矿区堆土场保水绿化装置与现有技术不同之处在于：本发明矿区堆土场保水绿化装置具有如下优点：

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，本发明的系统实现了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；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；本发明的系统很好的兼顾了地上和地下部分的水位检测情况。

因为排土场高且大，疏水性强，因此大气降水和人工洒水很快就吸收沉降到堆土场下方，隔水层有效的保护了堆土场上方宝贵的水资源，同时隔水层距离所述堆土场的上表面之间的距离为1.2-1.6m，因为植物的根系长度一般都在900mm左右，所以隔水层既能保证植物的充分生长又能保证水资源的最大利用，特别对于根系较长的植物，对于表土层的固沙保水有很好的效果，距离所述堆土场的上表面之间的距离过长则虽保水却无用的境界，距离过短不利于表面植物的生长，且植物根系的生长也会对隔水层造成一定破坏，因此隔水层的设计合理有效，同时两端多个平行设置的防滑板，保证了上覆表土层的安全，不会产生滑移的危险；

排土场区域会经历从无到有，地表经历从低到高的过程，因此测井也会逐步加深，自密封套管可以实现测井的稳步加深，同时线缆车的设计实现了这个过程，保证了数据的稳定测试，无线设备保证了数据的传输；

矿坑区域监测有两个作用，一是本底调查，研究不同开采阶段水位的变化情况，一是对矿井水位进行在线监测，对矿井水灾害等进行预警，因此不同目的其监测的区域，水种和要求是不一样的，本发明通过两条测井实现了纵向方向上多水种的监测。

本发明的系统结构简单，方法简便易行，使用效果显著，弥补了这一领域的空白。

下面结合附图对本发明的矿区堆土场保水绿化装置作进一步说明。

附图说明

图1为本发明矿区堆土场保水绿化装置的整体结构示意图；

图2为本发明中自密封套管的结构示意图；

图3为图2的侧视图；

图4为本发明中固定套筒的结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为本发明中第一水位传感器的结构示意图；

图7为本发明中第二水位传感器的结构示意图；

图8为本发明中透气挡水盖的结构示意图；

图9为本发明中人造保水层的俯视图；

图10为本发明中人造保水层的侧视图；

图11为本发明中防滑隔水板的俯视结构示意图；

图12为本发明中防滑隔水板的侧视结构示意图。

具体实施方式

如图1～图12所示，一种矿区堆土场保水绿化装置，包括地上部分和地下部分，地上部分为位于原来地表上方的堆土场1，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；

第一测量井2设置于堆土场1的中部，在第一测量井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，在堆土场1上方设置有线圈车6，在线圈车6上设置有第一无线传输模块，第一水位传感器4连接第一线缆7的一端，第一线缆7的另一端穿过固定套筒5与第一无线传输模块相连；

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，竖直段301设置在地下，在竖直段301和水平段302连接处设置有固定滑轮8，在竖直段301的下部设置有第二水位传感器9，第二水位传感器9通过第二线缆10与自由段303外部的第二无线传输模块相连。

第一测量井2由多个自密封套管11上下连接而成，在自密封套管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；第一线缆缝12与三排的渗流孔14沿自密封套管11的管壁均匀布置，且均与自密封套管11的轴线平行；即在同一个横截面上，3排渗流孔14分别与第一线缆缝12成90°圆心角，180°圆心角和270°圆心角，这样自密封套管11在四个方向上均可以流进和流出周围岩石中的水；渗流孔14的截面为圆形；

在最上端的自密封套管11上设置有透气挡水盖，主要作用是阻止周围人工作业和风吹雨淋等自然因素造成砂石和水等进入，影响测量结果，同时保持透气与外界大气压相通，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，盖体201为圆形，固定侧护板202和挡灰侧护板203为中空圆柱体，固定侧护板202的直径小于挡灰侧护板203；固定侧护板202的上部设置有多个透气孔204，下端与自密封套管11可拆卸地固定连接，挡灰侧护板203的主要作用是保证周围的砂石和水等不会经过透气孔204进入钻孔内部。

以上方案即可实现本发明的目的，在此基础上，本发明又给出了以下多个效果更好的优选方案供实际工作中使用；

自密封套管11由两个直径不同的中空管体套接固定而成，自密封套管11的下部内径与上部外径一致；盖体201、固定侧护板202和挡灰侧护板203在竖直方向上的轴线重合；固定侧护板202与自密封套管11的上端之间为螺纹连接；自密封套管11中露出土层表面的第一线缆缝12和渗流孔14使用胶进行密封；

在盖体201的上端连接有挡水斜板205，挡水斜板205为直径从上到下逐渐减小的圆柱形，挡水斜板205与盖体201之间的角度为115°；在挡水斜板205与盖体201之间的连接处连接导水管206的上端，导水管206的下端与距离第一测量井2一米以外的区域相连通。

固定套筒5为圆柱形，在固定套筒5的外侧壁上设置有多个向内凹陷的第一凹槽501，在固定套筒5的中心设置有上下贯通的通孔502；固定套筒5的主要作用是固定线缆，保证第一水位传感器4位置固定不动，同时地面的线圈车6在移动时，对第一水位传感器4不会造成任何影响，而且其形状并不是圆形，不影响水位在井中的变化，固定套筒5和自密封套管11之间使用塑胶固定。在自密封套管11上设置有连通其内部和外部的第一线缆缝12；在固定套筒5上设置有连通其内部和外部的第二线缆缝13。通孔502作用为固定第一线缆7，第一线缆7可以通过第二线缆缝13放进去。

渗流孔14的直径为10mm，在同一排中，每相邻两个渗流孔14之间的间距为35mm；透气挡水盖由高比热容高强度的树脂材料制成，可以抵抗外界恶劣的环境破坏，也会减小自身降温升温带来的周围空气水蒸气的冷凝等过程，保证测量数据的科学性；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，透气孔204的长和高分别为80mm和60mm；挡灰侧护板203内径为140mm，外径为145mm，高度为200mm，盖体201的直径为145mm，高度为25mm，挡水斜板205的斜面长度为150mm，厚度为3mm，导水管206长度为1.5m。

第一水位传感器4为压力式水位传感器，原理为通过水压大小得出水位高度值，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，第一单片机403还与第一压力探头401相连，在第一水位传感器4的底部设置有向上凹陷的第二凹槽404，第二凹槽404的顶部即为第一压力探头401的底部，第二凹槽404形成的孔可以感知水的压力，这样的设计可以避免井中沙石堵住感知孔。在满足井中空间条件下，长条电池组402可以保证电量，同时长条电池组402靠近第一水位传感器4的底端，这样整个第一水位传感器4的重心在中心以下，保证第一水位传感器4的状态稳定，第一单片机403主要作用为收集转换信号并传输到地表，因为井超过50m时，无线传输信号就会变弱失真，因此必须要使用有线传输。

第二水位传感器9采用的是外接电源传感器内部变压的，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，第二单片机903还与第二压力探头901相连，在第二水位传感器9的底部设置有向上凹陷的第三凹槽904，第三凹槽904的顶部即为第二压力探头901的底部；变压装置902与外部电源相连，第三凹槽904形成的孔可以感知水的压力，这样的设计可以避免井中沙石堵住感知孔。

本发明还包括设置在堆土场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；隔水树脂软板层601铺设成圆形或近圆形，是由多个相同规格的隔水树脂软板拼接而成，隔水树脂软板不会腐烂，不会分泌毒素影响环境，可以隔绝表面水分渗流到土场底部，隔水树脂软板水平铺设；防滑隔水层602与水平面成18-25°铺设，其中靠近圆心侧即内侧高度低，边缘侧高，与隔水树脂软板层601之间成钝角；人造保水层主要作用是人为设计一层隔水装置，因为堆土场高达数百米，水位很难满足上方植被生长需求，下雨时或者人工洒水时，表面的水很快渗透到土场底部，对植物生长有极其重要作用，人造保水层人为设计一层隔水装置，保住包气带水，同时稳定边坡。

防滑隔水层602由多个防滑隔水板构成，防滑隔水板由多个防滑挡板604和贯穿连接多个防滑挡板604的长度方向中心的隔水板603构成，防滑挡板604倾斜设置，与隔水板603之间的角度为60°，铺设时上方成锐角一侧朝向圆心侧，防滑隔水板直接灌胶加工而成，具有一定的硬度，当上方铺设砂土直到最终堆土工作结束时，上方砂土重力作用下会压住隔水树脂软板层601和防滑隔水板层中的隔水板603，防滑挡板604下方插入下方砂土中，上方插入上方砂土，最终上方砂土侧向受到一个防止侧滑的阻力，这样设计就保证了保水同时边坡的稳定。

每块隔水树脂软板长4m，宽4m，厚度为4mm，隔水树脂软板层601距离堆土场1表面之间的距离为1.2-1.6m，隔水树脂软板层601的边缘距离处于同一水平线上的堆土场1的边缘之间的距离为6m；防滑隔水板长为圆半径方向，长5m，宽2m，厚度为6mm，防滑挡板604的长度为300mm，宽度为200mm，厚度为5mm，防滑挡板604与隔水板603之间形成的锐角一侧朝向隔水树脂软板层601的中心；防滑隔水层602的顶端与隔水树脂软板层601的外端之间的水平距离为5m；在堆土场1的顶部铺设有供植物生长的土壤，其厚度为200-300mm。这种土壤一般在矿区开挖之前剥离储存在附近，然后种上当地适合生长的植被或者改良后适合在此地生长的植被和草本植物等。

固定滑轮8包括滑轮和滑轮支撑杆，滑轮直径30mm，宽度25mm，其中支撑杆长28mm，支撑杆与竖直面夹角为40°。这样的设计一是为了滑轮左边仍然有最小47mm的空间，可以把第二水位传感器9需要维修的时候拉上来，40°的角度设计，保证第二水位传感器9从水平段302塞回去的时候可以自然的在重力作用下进入竖直段301。

第二测量井3的主要作用是测量原地表以下的水位变化，在堆土场1开始堆土前，打钻孔形成竖直段301，水平段302采用自密封套管11左右连接而成，水平段302设置在堆土场1和原地表之间，自由段303由中空橡胶材料制成，自由段303竖直设置在堆土场1的外部；这样的设计保证了与大气压连接，保证了第二水位传感器9工作准确，同时自由段303可以活动自由，不受堆土场1的推进影响，自由段303一般处于垂直状态，高度为5m以上，保证水位最大时不会从里面冒水。

矿区堆土场保水绿化装置还包括控制中心，分别与第一无线传输模块和第二无线传输模块通讯相连。第一测量井2的底端与原地表之间的距离为5-8m，横截面为直径80mm的圆形，第一线缆7的长度比堆土场1的高度长30m；第二测量井3的竖直段301为直径80mm的钻孔，高度比1.2倍的矿坑深度高40m，自由段303的高度为5m以上；线缆车6能够在直径12m的范围内自由移动，固定套筒5的底端距离原地表之间的距离为40m，第一线缆缝12和第二线缆缝13的宽度为15mm，固定套筒5的通孔502的直径为15mm；每根自密封套管11长1.5m，大口区和小口区长度均为200mm，自密封套管11中部的外径为94mm，内径为80mm，底部的外径为94mm，内径为87mm，上部的外径为87mm，内径为80mm；固定套筒5的材质为高强度塑胶，自密封套管11的材质为钢。

本发明的矿区堆土场保水绿化装置进行水环境监测方法，包括如下步骤：

(A)根据设计的图纸找到堆土场1的中心位置；

(B)打钻孔，形成第二测量井3的竖直段301，在其中安设第二水位传感器9，并采用第二线缆10固定在固定滑轮8上，检测水位变化；

(C)2～3月后，露天矿开始开采工作面，并且开始将矿坑区域的表土层剥离到堆土场1，这时铺设自密封套管11形成水平段302，并且将第二线缆10从第一线缆缝12里塞进去，连接到堆土场1堆土范围之外；

(D)1～3月后，堆土场1逐渐堆到5-8m高度，此时开始铺设自密封套管11，形成第一测量井2，同时，第二测量井2的水平段302外侧一端安装自由段303，自由段303为采用灌胶技术形成的橡胶管；

(E)3～5月后，堆土场1逐渐堆到40m高度，开始监测第一测量井2水位情况，安装第一水位传感器4，并且在进口安装和封贴固定套筒5，保证固定套筒5以下的第一线缆7和第一水位传感器4不受井口以上的活动影响；

(F)继续堆土，2～3年后，堆土场1中间区域距离最终堆土高度还差1.6m时，将堆土场边缘到以内6m位置用推土机推成18-25°的平面，开始铺设人造保水层，其中，在此时的堆土场1顶部将多个隔水树脂软板拼接成一个圆形或近圆形的隔水树脂软板层601，边缘距离堆土场1顶端边缘6m，在隔水树脂软板层601的边缘铺设防滑隔水板，防滑隔水板和隔水树脂软板之间拼接如有重合则需要做好密封工作，人造保水层与自密封套管11之间密封连接，人造保水层上部的自密封套管11在插入第一线缆7之后，要人工密封第一线缆缝12和渗流孔14；

(G)在一个星期之内，当计算将是最后一节自密封套管11时，将最后一节自密封套管11安装上，将线缆固定好，密封此时堆土场1表面以上所有第一线缆缝12和渗流孔14，盖上透气挡水盖；

(H)然后再在上方继续堆土推平到结束，根据之前计算，这个过程很短，继续堆土的高度在500mm以内，直到超过人造保水层1.2-1.6m停止堆土，推平，在上方铺设200-300mm的供植物生长的土壤，这种土壤在矿区开挖之前剥离储存在附近，然后种上植物，当地适合生长的植被或者改良后适合在此地生长的植被和草本植物等；

(I)全面监测堆土场1土层水和地下水，对二者的数据综合分析；当堆土场1土层水位达到3.5m，这说明主要是因为地表降水等地表水补给造成的影响，这时需要时刻做好堆土场1安全巡逻工作，特别是边坡区域，防止滑坡对周围造成人身财产损伤；当地下水水位突然下降时，防止矿坑突水发生，做好相关预警和排查工作，或者水位下降和上升的速率是前一天的1.5倍以上，这种慢性变化趋势的变化也是采矿事件或者水流动事件对水位造成的影响，都需要及时分析原因，排查隐患。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。