[发明专利]隧道开挖的有害气体监测系统

说明书

本发明涉及隧道开挖的有害气体监测系统，包括地层气体赋存状态超前预报单元、工作面前方施工空间气体分布状态监测单元和隧道壁面气体通量监测单元；地层气体赋存状态超前预报单元对开挖工作面前方地层中气体的赋存状态进行实时监测，并定期进行取样分析监测；工作面前方施工空间气体分布状态监测单元对隧道空间中空气中有害气体的浓度进行实时在线监测；隧道壁面气体通量监测单元对隧道壁面设定测点的气体通量实时定期监测和分析。本发明可以对经过含有害气体地层的隧道开挖过程中的有害气体情况进行监测，实时掌握开挖过程中的有害气体分布状态，了解工人施工所处的环境，确保工程施工的顺利安全开展。

技术领域

本发明涉及隧道施工工程技术领域，具体涉及一种隧道开挖的有害气体监测系统。

背景技术

深部地层岩体中不仅含有地下水，而且还有可能含有各种气体，比如CH₄、CO₂、H₂S等。这些气体很多都具有一定的毒性，如果人长时间接触这类气体就会对身体造成恶劣影响。因此，在深部地下工程中（比如深部隧道工程、地下采矿工程等），开挖工程经过含有害气体地层时，必须对有害气体进行实时监测，确保施工环境中有害气体的浓度不超过预警值，才能保证工人的人身安全，从而确保地下工程的顺利安全进行。

针对深部地层隧道开挖过程中的有害气体监测，目前已有比较成熟的技术手段和设备，如地层气体压力测定仪、地层气体成分分析仪、地层气体通量分析仪、气体成分在线检测系统等。但是，目前并未形成一套完整的隧道开挖过程中的有害气体监测系统，已有认识和经验均来自个别工程案例中，没有形成规范的技术体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道开挖的有害气体监测系统，可以对经过含有害气体地层的隧道开挖过程中的有害气体情况进行监测，实时掌握开挖过程中的有害气体分布状态，了解工人施工所处的环境，确保工程施工的顺利安全开展。

本发明所采用的技术方案为：

隧道开挖的有害气体监测系统，其特征在于：

所述系统包括地层气体赋存状态超前预报单元、工作面前方施工空间气体分布状态监测单元和隧道壁面气体通量监测单元；

地层气体赋存状态超前预报单元对开挖工作面前方地层中气体的赋存状态进行实时监测，并定期进行取样分析监测；

工作面前方施工空间气体分布状态监测单元对隧道空间中空气中有害气体的浓度进行实时在线监测；

隧道壁面气体通量监测单元对隧道壁面设定测点的气体通量实时定期监测和分析。

地层气体赋存状态超前预报单元包括超前预报钻孔组件、高压套管组件、温压传感器组件和取样分析组件；

高压套管组件置于超前预报钻孔组件中，温压传感器组件和取样分析组件安装在高压套管组件端部。

超前预报钻孔组件指从掌子面向掌子面前方地层钻进的钻孔，用来沟通掌子面前方地层中的孔隙气体；

高压套管组件为高压塑料管，用来支撑钻孔壁面岩体，防止钻孔坍塌堵塞；

温压传感器组件为温度传感器，测定钻孔中气体的温度；

取样分析组件为取样口及取样设备，用来从钻孔中取得气体样品。

工作面前方施工空间气体分布状态监测单元包括气体传感器组件、电缆组件、气体监测数据采集与处理组件和气体监测控制中心组件；

气体传感器组件安装在隧道两侧壁面上方，并通过电缆组件与气体监测控制中心组件中的气体监测数据采集与处理组件连接。

气体传感器组件为气体传感器，用来实时监测气体的压力；

气体监测数据采集与处理组件为电脑、数据采集卡和数据采集软件，用来实时获得气体传感器的数据；

气体监测控制中心组件为气体监控控制室，主要是实时监测气体成分和浓度的工作室。