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一种矿山法施工超前地质预报方法

阅读：952发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种矿山法施工超前地质预报方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及隧道施工技术领域，更具体而言，涉及一种矿山法施工超前地质预报方法。步骤为S1、对开挖面进行地质素描并制作图表；S2、采用地震波反射法对掌子面前方及周边的岩溶及异常区进行三维定位；S3、在隧道上方地表通过地震波反射法进行探测；S4、根据探测结果，采用水平钻孔钻探法进行超前地质钻探。地震波反射法对掌子面前方及周边范围内的岩溶及异常区进行三维定位，在此基础上实施超前钻孔，并在隧道施工过程对掌子面进行地质素描，在洞内勘察的同时采用地震波反射法从地面进行补充探测，形成洞内与地表联合探测的超前地质预报体系。该方法探测范围大，测量情况精准，能有效减少隧道施工事故发生率。本发明主要应用在超前地质预报方面。，下面是一种矿山法施工超前地质预报方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对开挖面进行地质素描并制作图表；
S2、采用地震波反射法对掌子面前方及周边的岩溶及异常区进行三维定位；
S3、在隧道上方地表通过地震波反射法进行探测；
S4、根据探测结果，采用水平钻孔钻探法进行超前地质钻探。
2.根据权利要求1所述的一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于：所述步骤S1中的地质素描主要是对开挖面的岩性、断层、贯穿性节理和水方面进行准确记录。
3.根据权利要求1所述的一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于：所述步骤S2中，震源采用锤击激发，靠近掌子面设置，检波器以环形分布设置于边墙与洞顶位置，并使用8mm的钻头打6cm深的孔，在固定块上抹上膨胀性快干水泥，把固定块固定在隧道边墙和洞顶表面，检波器通过螺丝安装在固定块上，从而实现检波器和岩体的紧密耦合。
4.根据权利要求1所述的一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于：所述步骤S3中，通过人工方法在地表激发地震波，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。
5.根据权利要求1所述的一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于：所述步骤S1和S2中的隧道洞内和地表探测采用DAQlink III分布式地震仪系统开展三维地震勘探工作。
6.根据权利要求1所述一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于：所述步骤S2及S3的探测过程中，利用同步时钟控制震源激发与检波器采集数据，从而获得足够密度的三维形式的数据体。
7.根据权利要求1所述的一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于：所述步骤S4中，水平钻探每孔长30m，允许掘进25m，钻孔是否取芯根据不同地质条件确定，每循环设置不少于3个超前钻孔，上台阶2个，下台阶1个，地质情况异常区适当的增加。
8.根据权利要求1所述的一种矿山法施工超前地质预报方法，其特征在于：所述步骤S4中，超前地质钻孔实施过程中，必须设置防突装置，具体为在钻孔时安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。

说明书全文

一种矿山法施工超前地质预报方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道施工技术领域，更具体而言，涉及一种矿山法施工超前地质预报方法。

背景技术

[0002] 隧道施工一直是一项风险高，难度大的施工过程，除本身的施工难度外，复杂多样的地质环境也对施工带来了巨大的挑战，即使在前期勘测设计进行过仔细的地质勘察，但在实际施工进程中，隧道开挖后实际中碰到的各岩体的特性会与预先依据地质勘查进行的设计有较大的误差，存在施工事故的风险较大，一旦出现施工事故，影响巨大，造成的损失难以计算，因此，做好超前地质预报是隧道施工中重要的一环。

发明内容

[0003] 为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种矿山法施工超前地质预报方法，该方法能够快速有效的对施工进行超前地质预报，探测结果准确，提高了施工安全性。

[0004] 一种矿山法施工超前地质预报方法，包括以下步骤：S1、对开挖面进行地质素描并制作图表；
S2、采用地震波反射法对掌子面前方及周边的岩溶及异常区进行三维定位；
S3、在隧道上方地表通过地震波反射法进行探测；
S4、根据探测结果，采用水平钻孔钻探法进行超前地质钻探。

[0005] 所述步骤S1中的地质素描主要是对开挖面的岩性、断层、贯穿性节理和水方面进行准确记录。

[0006] 所述步骤S2中，震源采用锤击激发，靠近掌子面设置，检波器以环形分布设置于边墙与洞顶位置，并使用8mm的钻头打6cm深的孔，在固定块上抹上膨胀性快干水泥，把固定块固定在隧道边墙和洞顶表面，检波器通过螺丝安装在固定块上，从而实现检波器和岩体的紧密耦合。

[0007] 所述步骤S3中，通过人工方法在地表激发地震波，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。

[0008] 所述步骤S1和S2中的隧道洞内和地表探测采用DAQlink III分布式地震仪系统开展三维地震勘探工作。

[0009] 所述步骤S2及S3的探测过程中，利用同步时钟控制震源激发与检波器采集数据，从而获得足够密度的三维形式的数据体。

[0010] 所述步骤S4中，水平钻探每孔长30m，允许掘进25m，钻孔是否取芯根据不同地质条件确定，每循环设置不少于3个超前钻孔，上台阶2个，下台阶1个，地质情况异常区适当的增加。

[0011] 所述步骤S4中，超前地质钻孔实施过程中，必须设置防突装置，具体为在钻孔时安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。

[0012] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：全面的地质素描信息的采集为后期探测提供了更全面准确的地质信息，空间分布式布置震源和检波器，探测范围更广，隧道上下、左右30m以上，除了隧道前方，隧道侧方和上下方向上的异常都能探测到，不留安全死角。隧道洞内和地表组合的地震波探测三维成像结果呈现了地质异常体空间波阻信息和各方向边界，这些信息大大提高了对断层、破碎、岩溶等不同地质异常的分辨，且三维地震勘探方法能够同时设置多条测线，探测范围广泛。有效保障了探测范围及探测的精确度，降低了隧道施工事故发生率。
附图说明

[0013] 图1为本发明的施工流程图。

具体实施方式

[0014] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0015] 如图1所示，一种矿山法施工超前地质预报方法，包括以下步骤：S1、对开挖面进行地质素描并制作图表；
S2、采用地震波反射法对掌子面前方及周边的岩溶及异常区进行三维定位；
S3、在隧道上方地表通过地震波反射法进行探测；
S4、根据探测结果，采用水平钻孔钻探法进行超前地质钻探。

[0016] 本方法中远距离探测方法对掌子面前方100～200m及周边30m范围内的岩溶及异常区进行三维定位，在此基础上实施超前钻孔，对明显异常区域进行直接揭示，并通过地质雷达对隧道开挖显著影响区域范围进行针对性探查，考虑到钻孔实施会在一定程度上影响隧道开挖支护作业，超前地质钻孔主要应用于灰岩发育区域，并在隧道施工过程中对掌子面进行地质素描，在洞内勘察的同时采用地震波反射法从地面进行补充探测，形成洞内与地表联合探测的超前地质预报体系。

[0017] 优选的，步骤S1中的地质素描主要是对开挖面的岩性、断层、贯穿性节理和水方面进行准确记录，在施工循环过程中，一般要在爆破后或出碴后打眼装药前对隧道开挖工作面进行掌子面地质素描，用文字、素描、照片等形式准确记录下来并编制成图表。其中，岩性是最基本的地质资料，主要描述岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分、风化程度；断层是开挖时发生塌方的主要地质原因之一，主要描述断层位置、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质及其与其它断层的关系、派生节理产状、密度及充填物；贯穿性节理是造成块体塌方的主要原因之一，主要描述节理产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征、出露位置；水方面主要描述出水点位置及其与断层和节理的关系、出水状态、水味、水色、水温、出水点附近有无沉淀物，同时了解水对混凝土的侵蚀性。对于地下水与地表水可能存在水力联系的地方进行了地下水动态观测，提前确定施工中的排水措施，以防止造成突水突泥事故。

[0018] 优选的，步骤S2中，震源采用锤击激发，靠近掌子面设置，检波器以环形分布设置于边墙与洞顶位置，并使用8mm的钻头打6cm深的孔，在固定块上抹上膨胀性快干水泥，把固定块固定在隧道边墙和洞顶表面，检波器通过螺丝安装在固定块上，从而实现检波器和岩体的紧密耦合。

[0019] 优选的，步骤S3中，通过人工方法在地表激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波，收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态，地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上，都优于其他地球物理勘探方法。

[0020] 优选的，步骤S1和S2中的隧道洞内和地表探测采用DAQlink III分布式地震仪系统开展三维地震勘探工作。地震勘探是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析岩土体对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。应用DAQlink III三维地震仪在隧道内进行超前地质预报工作时，能够分别在隧道洞内与地面进行综合探测。

[0021] 优选的，步骤S2及S3的探测过程中，利用同步时钟控制震源激发与检波器采集数据，从而获得足够密度的三维形式的数据体。

[0022] 优选的，步骤S4中，水平钻探每孔长30m，允许掘进25m，钻孔是否取芯根据不同地质条件确定，每循环设置不少于3个超前钻孔，上台阶2个，下台阶1个，地质情况异常区适当的增加。

[0023] 优选的，步骤S4中，超前地质钻孔能够对施工勘察与物探成果进行确认，并能够直接探明隧道掌子面前方岩溶不良地质规模与充填情况，同时可以作为跨孔电阻率CT探测的作业空间，因此超前地质钻孔贯穿整个矿山法施工过程，超前地质钻孔的位置、孔深、数量、取芯等可根据勘察资料与物探成果综合分析确定。超前地质钻孔实施过程中，必须设置防突装置，具体为在钻孔时安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。

[0024] 优选的，超前地质钻孔由地质技术人员进行地质编录和孔内必要的测试，描述地层、岩性、节理裂隙特征，记录钻孔过程中有价值的信息，提出围岩完整性评价，记录出水位置，进行孔内水量、水压、水温测试，预测隧道涌水量。对于水量大于1L/s的出水点，建立出水点档案，进行动态观测。

[0025] 上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

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一种矿山法施工超前地质预报方法

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