[发明专利]一种过煤系地层隧道施工地质预报系统

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工地质预报系统，尤其是一种过煤系地层隧道施工地质预报方法。

背景技术

随着我国基础建设事业的高速发展和西部大开发的进程，大量隧道工程纷纷上马，其中不乏穿越煤系地层的复杂地质长大隧道。如南昆铁路的家竹箐隧道全长4990m，其中通过煤系地层长度达1157m；又如达成线云顶山隧道全长7858m，瓦斯最高时浓度达98％。对于过煤系地层的隧道施工，进行地质预报不仅必要并且迫切。同时，工程实践也为探索瓦斯隧道地质灾害的形成规律和如何进行成功预报提供了良好的机遇和素材。

在建的都汶高速公路紫坪铺隧道穿越三迭系上统须家河组，其岩性主要为深灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩及砂岩，局部夹炭质泥岩、不稳定的薄煤层、煤线等、隧址区位于龙门山构造带中南段，二王庙断裂(龙门山前山断裂)与映秀断裂(龙门山中央断裂)所限制的断块上，其间展布了一系列一系列走向北东-北北东的背、向斜以及逆冲断裂；隧址区内褶曲有：F₁₀、F_10-1、F₁₁、F₁₂、F₁₃、F₁₄等，小断层、揉皱及节理裂隙发育，岩体破碎～较破碎。隧址区煤层和瓦斯分布具备如下特点：1.煤层和瓦斯分布无规律性；2.瓦斯以裂隙瓦斯为主，部分区域存在承压瓦斯；3.岩体破碎，节理裂隙发育，瓦斯具备良好运移条件；4.煤体结构以碎粒煤、糜棱煤为主，呈碎块状、鳞片状、粉状，强度极低。

由于地质构造的复杂性和多变性，若不能准确探明掌子面前方地质状态，极易发生坍方、涌水及瓦斯危害，将造成重大的安全事故。

隧道工程是一个地质工程，而大多数隧道都具有埋深大、洞线长的特点，穿越的地质条件复杂，前期的勘察工作很难完全查明存在的地质问题，尤其对于安全风险极大的瓦斯隧道，施工必须做好地质分析和超前地质预报等施工地质工作。

隧道工程超前预报近几年蓬勃兴起，新研发了多种预报仪器和设备，尽管如此，由于各种仪器和设备在预报中都或多或少存在一些不足的地方，仅凭单一的预报方法很难保证预报成果的准确性。可以看出，目前国内地质预报工作重在发展超前探测技术和开展超前探测工作，对地质分析的方法重视不够，没能将探测的方法和地质分析的方法进行合理结合，此外，分析及预测的方法单一，没有建立起一套完整的技术方法体系。

发明内容

本发明的目的是提供了一种较完善的并能较准确的对过煤系地层隧道施工地质进行预报的系统。

本发明的技术方案如下：

一种过煤系地层隧道施工地质预报方法，采用如下步骤：

步骤1，宏观分析：查阅勘察资料，设计图纸，对工程区的地质情况进行较全面的了解，通过对前期资料的分析，并结合已挖洞段的预报和开挖实际对比总结，总体上把握煤系地层的分布；

所述宏观分析包括的内容是：区域稳定、地质构造、地层岩性、地形地貌、煤层结构；

步骤2，在宏观分析的基础上根据具体情况通过采用地质编录、物探分析或超前钻孔手段对过煤系地层隧道情况进行具体分析；

所述地质编录是在隧道或洞开挖时，将揭露的地层、岩性、地质构造、地下水及其它不良地质现象如实反映在洞身展示或平切图上，并与隧道纵剖面图进行对照；

按工程项目地质特征和主要地质问题的不同，编制地质剖面图、煤层分布图、开挖对比图，编制时随工程进展逐步将地质编录主要地质要素和物探成果一并反映到相关图上，并根据开挖揭露的地质情况修编工程地质剖面图；

所述地质编录包括的内容是：掌子面地质素描、洞身地质素描及地质调查；

所述物探分析是采用TSP和HSP超前预报方法相互验证，初步判断掌子面前方0～150m范围内可能存在的较大异常情况及岩体的完整状况；

所述超前钻孔是开挖中当接近煤层时通过超前钻孔测试查明煤层走向、倾角、厚度；

在所述超前钻孔中钻探深度控制在30～50m，钻孔布置根据前述预报不良地质体的产出规模、展布形式确定。

步骤3，将步骤1与步骤2所获取的信息分类并进行主要工程地质条件预测与过煤系地层地质灾害预测；

所述主要工程地质条件预测包括：岩性及围岩完整性预测、断层预测、煤层预测、地下水状况预测；

所述过煤系地层地质灾害预测包括：坍方预测、瓦斯突出预测。

步骤4，结合步骤1、2、3所获取的相关信息和数据完成过煤系地层隧道施工地质预报系统的构建。

所述超前钻孔中钻取的岩芯由专业地质人员编写并存放在专门的岩芯箱中。