隧道超前监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道超前监测方法及系统。隧道超前监测方法，包括：在隧道的边墙面制造震动；检测和采集震动回波，得到震动回波数据；根据震动回波数据，得到隧道未开采区域的地质信息，其中地质信息包括：岩石的软弱强度信息、地下水分布信息、溶洞分布信息、暗河分布信息和煤层分布信息；根据煤层分布信息，确定在隧道的掌子面超前钻孔的位置，并且在确定的超前钻孔的位置处超前钻孔；在超前钻孔的钻孔内进行瓦斯压力和/或瓦斯浓度的检测，得到隧道未开采区域的瓦斯压力信息和/或瓦斯浓度信息。本发明专利技术提供的隧道超前监测方法及系统，能够对隧道的地质情况进远距离超前检测，对瓦斯情况进行超前检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种隧道超前监测方法及系统。
技术介绍
在矿山、煤炭开采，水利、铁路及公路的施工中经常需要开采隧道。隧道中的瓦斯含量及开采区域的地质情况都关系到施工人员的人身安全和施工的进度，因此隧道情况的监测成为隧道施工中的一项重要技术问题。现有的隧道监测方法对于地质情况的监测是采用超前钻孔的方法，即在已挖掘的隧道的掌子面进行钻孔，通过钻孔内的钻碴或者钻孔内是否流出液体及液体的情况来判断隧道前方未开采段的地质情况，这种方式不仅耗费时间效率低，而且探测的距离受钻孔距 离的限制一般只能监测几十米范围内的地质情况；对于瓦斯情况的监测，则无法进行超前监测，只能利用甲烷检测仪检测隧道掌子面及已开采隧道内的瓦斯情况，这种瓦斯的监测方式是被动的，仅在掌子面或者隧道内出现瓦斯后才能检测到和报警。综上，现有技术中，对于隧道的地质情况，只能进行近距离的超前检测，而对隧道内的瓦斯情况，则无法实现超前检测。
技术实现思路
本专利技术提供的隧道超前监测方法及系统，能够对隧道的地质情况进远距离超前检测，对瓦斯情况进行超前检测。为了实现该专利技术目的，本专利技术提供的隧道超前监测方法，包括在隧道的边墙面制造震动；检测和采集震动回波，得到震动回波数据；根据所述震动回波数据，得到所述隧道未开采区域的地质信息，其中所述地质信息包括岩石的软弱强度信息、地下水分布信息、溶洞分布信息、暗河分布信息和煤层分布信息；根据所述煤层分布信息，确定在隧道的掌子面进行超前钻孔的位置，并且在确定的超前钻孔的位置处进行超前钻孔；在所述超前钻孔的钻孔内进行瓦斯压力和/或瓦斯浓度的检测，得到所述隧道未开采区域的瓦斯压力信息和/或瓦斯浓度信息。优选地,所述在隧道的边墙面制造震动包括在隧道的边墙面钻出16-24个炮孔，在16-24个所述炮孔内通过引爆工程炸药制造震动。优选地，所述检测和采集震动回波包括在隧道的边墙面钻出2个接收孔，其中2个所述接收孔对称地设置在隧道的两个相对的边墙面；在2个所述接收孔内对所述震动产生的震动回波进行矢量检测和纵横波采集。优选地，根据所述震动回波数据，得到所述隧道未开采区域的地质信息，包括将所述震动回波数据利用多波多分量进行全波震相分析和极化波计算，获得2维空间的偏移归位图、2维空间的断面扫面图、3维空间的偏移归位图和3维空间的断面扫面图；根据所述2维空间的偏移归位图、2维空间的断面扫面图、3维空间的偏移归位图和3维空间的断面扫面图获得所述地质信息。优选地，所述的隧道超前监测方法，进一步包括对隧道内的瓦斯浓度进行检测，当隧道内的瓦斯浓度超过0. 5%-0. 7%时，从总控开关处断电且发出报警信号。优选地，所述的隧道超前监测方法，进一步包括对隧道内的风机主供电电源进行监控，当风机主供电电源断电时，从总控开关处断电。隧道超前监测系统,包括 震动制造装置，用于在隧道的边墙面制造震动；地质信息获取装置，用于检测和采集震动回波，得到震动回波数据；并且根据所述震动回波数据，得到所述隧道未开采区域的地质信息，其中所述地质信息包括岩石的软弱强度信息、地下水分布信息、溶洞分布信息、暗河分布信息和煤层分布信息；根据所述煤层分布信息，确定在隧道的掌子面进行超前钻孔的位置；超前钻孔装置,用于在确定的超前钻孔的位置处进行超前钻孔；瓦斯浓度检测仪，用于在超前钻孔的钻孔内进行瓦斯压力和/或瓦斯浓度的检测，得到所述隧道未开采区域的瓦斯压力信息和/或瓦斯浓度信息。优选地，所述的隧道超前监测系统，所述地质信息获取装置，包括探测模块，所述探测模块用于对震动回波进行矢量检测和纵横波采集；数据处理模块，用于将所述震动回波数据利用多波多分量进行全波震相分析和极化波计算；图文生成模块，用于根据所述全波震相分析的结果和极化波计算的结果生成2维空间的偏移归位图、2维空间的断面扫面图、3维空间的偏移归位图和3维空间的断面扫面图；中心处理模块，用于根据所述2维空间的偏移归位图、2维空间的断面扫面图、3维空间的偏移归位图和3维空间的断面扫面图获得地质信息，其中所述地质信息包括岩石的软弱强度信息、地下水分布信息、溶洞分布信息、暗河分布信息和煤层分布信息；定位模块，用于根据所述煤层分布信息，确定在隧道的掌子面进行超前钻孔的位置。优选地，所述的隧道超前监测系统，进一步包括甲烷传感器和瓦斯馈电断电仪；所述甲烷传感器用于检测隧道内的瓦斯浓度并将其传输给瓦斯馈电断电仪；所述瓦斯馈电断电仪，其设置在隧道的总控电源开关处，当隧道内的瓦斯浓度超过0. 5%-0. 7%时，所述瓦斯馈电断电仪进行瓦电闭锁同时发出报警信号。优选地，所述的隧道超前监测系统，进一步包括风机主供电电源监测设备，用于对隧道内的风机主供电电源进行监测并将对风机主供电电源的监测结果传输给瓦斯馈电断电仪；当隧道内的风机主供电电源停止供电时所述瓦斯馈电断电仪进行风电闭锁控制。通过本专利技术提供的隧道超前监测方法及系统，可以达到以下有益效果I.通过在隧道的边墙面制造震动；检测和采集震动回波，得到震动回波数据；根据所述震动回波数据，得到所述隧道未开采区域的地质信息，可以不受超前钻孔距离的限制，实现远距离超前检测，另外通过在隧道的掌子面超前钻孔的孔内进行瓦斯压力和/或瓦斯浓度的检测，可以得到所述隧道未开采区域的瓦斯压力信息和/或瓦斯浓度信息，由此可以对隧道未开采区域的瓦斯压力信息和/或瓦斯浓度信息。因此通过本专利技术的隧道超前监测方法及系统，能够对隧道的地质情况进行远距离超前检测及并对瓦斯情况进行超前检测。2.对隧道内的瓦斯浓度进行检测，并且根据检测的结果进行瓦电闭锁并且瓦电闭锁是在总控开关处进行控制，当隧道内的瓦斯浓度超过监测的阈值就会从总开关处断电，保证隧道内不会出现引爆瓦斯的情况，由此可以保证施工人员的人身安全。3.当隧道内的风机停止工作时会导致隧道内的瓦斯浓度超过监测阈值，引发瓦斯爆炸的危险，对隧道内的风机主供电电源进行监测，当风机主供电电源断电时，进行风电闭锁控制，由此可以防止隧道内的瓦斯的聚集，保障隧道内的施工和人身安全。 附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。图I为本专利技术实施例I提供的隧道超前监测方法的流程图；图2为本专利技术实施例2提供的隧道超前监测方法的流程图；图3为本专利技术实施例3提供的隧道超前监测系统的结构图；图4为本专利技术实施例4提供的隧道超前监测系统的结构图；图5为本专利技术实施例4提供的地质信息获取装置的结构图。具体实施例方式以下将结合附图对本专利技术各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。实施例I本专利技术的实施例I提供了一种隧道超前监测方法，如图I所示，包括步骤101 :在隧道的边墙面制造震动；步骤102 :检测和采集震动回波，得到震动回波数据；步骤103 :得到隧道未开采区域的地质信息；根据所述震动回波本文档来自技高网...

【技术保护点】
隧道超前监测方法，其特征在于，包括：在隧道的边墙面制造震动；检测和采集震动回波，得到震动回波数据；根据所述震动回波数据，得到所述隧道未开采区域的地质信息，其中所述地质信息包括：岩石的软弱强度信息、地下水分布信息、溶洞分布信息、暗河分布信息和煤层分布信息；根据所述煤层分布信息，确定在隧道的掌子面进行超前钻孔的位置，并且在确定的超前钻孔的位置处进行超前钻孔；在所述超前钻孔的钻孔内进行瓦斯压力和/或瓦斯浓度的检测，得到所述隧道未开采区域的瓦斯压力信息和/或瓦斯浓度信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐勇，刘文解，马成，
申请(专利权)人：中国建筑第四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：