[發(fā)明專利]隧道開挖的有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011464980.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN112554948B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季備;姚志勇;張志亮;趙文;張文忠;李響;雷宏武;方志明;崔銀祥;劉道勝;艾秀峰;羅文藝;郭達(dá)鵬;高旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18;E21F17/00;G01D21/02
• 代理公司: 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發(fā)明涉及隧道開挖的有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括地層氣體賦存狀態(tài)超前預(yù)報(bào)單元、工作面前方施工空間氣體分布狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元和隧道壁面氣體通量監(jiān)測(cè)單元；地層氣體賦存狀態(tài)超前預(yù)報(bào)單元對(duì)開挖工作面前方地層中氣體的賦存狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并定期進(jìn)行取樣分析監(jiān)測(cè)；工作面前方施工空間氣體分布狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元對(duì)隧道空間中空氣中有害氣體的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；隧道壁面氣體通量監(jiān)測(cè)單元對(duì)隧道壁面設(shè)定測(cè)點(diǎn)的氣體通量實(shí)時(shí)定期監(jiān)測(cè)和分析。本發(fā)明可以對(duì)經(jīng)過(guò)含有害氣體地層的隧道開挖過(guò)程中的有害氣體情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握開挖過(guò)程中的有害氣體分布狀態(tài)，了解工人施工所處的環(huán)境，確保工程施工的順利安全開展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隧道開挖的有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

深部地層巖體中不僅含有地下水，而且還有可能含有各種氣體，比如CH₄、CO₂、H₂S等。這些氣體很多都具有一定的毒性，如果人長(zhǎng)時(shí)間接觸這類氣體就會(huì)對(duì)身體造成惡劣影響。因此，在深部地下工程中（比如深部隧道工程、地下采礦工程等），開挖工程經(jīng)過(guò)含有害氣體地層時(shí)，必須對(duì)有害氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保施工環(huán)境中有害氣體的濃度不超過(guò)預(yù)警值，才能保證工人的人身安全，從而確保地下工程的順利安全進(jìn)行。

針對(duì)深部地層隧道開挖過(guò)程中的有害氣體監(jiān)測(cè)，目前已有比較成熟的技術(shù)手段和設(shè)備，如地層氣體壓力測(cè)定儀、地層氣體成分分析儀、地層氣體通量分析儀、氣體成分在線檢測(cè)系統(tǒng)等。但是，目前并未形成一套完整的隧道開挖過(guò)程中的有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已有認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)均來(lái)自個(gè)別工程案例中，沒(méi)有形成規(guī)范的技術(shù)體系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種隧道開挖的有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)經(jīng)過(guò)含有害氣體地層的隧道開挖過(guò)程中的有害氣體情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握開挖過(guò)程中的有害氣體分布狀態(tài)，了解工人施工所處的環(huán)境，確保工程施工的順利安全開展。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

隧道開挖的有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

所述系統(tǒng)包括地層氣體賦存狀態(tài)超前預(yù)報(bào)單元、工作面前方施工空間氣體分布狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元和隧道壁面氣體通量監(jiān)測(cè)單元；

地層氣體賦存狀態(tài)超前預(yù)報(bào)單元對(duì)開挖工作面前方地層中氣體的賦存狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并定期進(jìn)行取樣分析監(jiān)測(cè)；

工作面前方施工空間氣體分布狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元對(duì)隧道空間中空氣中有害氣體的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；

隧道壁面氣體通量監(jiān)測(cè)單元對(duì)隧道壁面設(shè)定測(cè)點(diǎn)的氣體通量實(shí)時(shí)定期監(jiān)測(cè)和分析。

地層氣體賦存狀態(tài)超前預(yù)報(bào)單元包括超前預(yù)報(bào)鉆孔組件、高壓套管組件、溫壓傳感器組件和取樣分析組件；

高壓套管組件置于超前預(yù)報(bào)鉆孔組件中，溫壓傳感器組件和取樣分析組件安裝在高壓套管組件端部。

超前預(yù)報(bào)鉆孔組件指從掌子面向掌子面前方地層鉆進(jìn)的鉆孔，用來(lái)溝通掌子面前方地層中的孔隙氣體；

高壓套管組件為高壓塑料管，用來(lái)支撐鉆孔壁面巖體，防止鉆孔坍塌堵塞；

溫壓傳感器組件為溫度傳感器，測(cè)定鉆孔中氣體的溫度；

取樣分析組件為取樣口及取樣設(shè)備，用來(lái)從鉆孔中取得氣體樣品。

工作面前方施工空間氣體分布狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元包括氣體傳感器組件、電纜組件、氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與處理組件和氣體監(jiān)測(cè)控制中心組件；

氣體傳感器組件安裝在隧道兩側(cè)壁面上方，并通過(guò)電纜組件與氣體監(jiān)測(cè)控制中心組件中的氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與處理組件連接。

氣體傳感器組件為氣體傳感器，用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體的壓力；

氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與處理組件為電腦、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)采集軟件，用來(lái)實(shí)時(shí)獲得氣體傳感器的數(shù)據(jù)；

氣體監(jiān)測(cè)控制中心組件為氣體監(jiān)控控制室，主要是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體成分和濃度的工作室。