竖井巷道掘进超前地质探测研究进展与展望

以掘进机为代表的机械破岩是未来竖井巷道掘进技术发展的方向,为保障竖井巷道快速机械智能化掘进的安全,超前地质探测是不可或缺的工序。从探测范围、适用条件以及优势不足等方面对常规超前地质探测技术和随掘超前探测技术的发展现状与特点进行了分类总结,常规超前探测技术各有一定的适用范围,在钻爆法施工环境中得到了较好地应用。在面对掘进机复杂的施工环境时,常规超前探测技术难以适用。而随掘超前探测可以实现掘进与超前地质探测同步进行,实时预测工作面前方的不良地质,是井巷机械智能化掘进超前地质探测技术研究的重点。其中,竖井全断面掘进机是综合机械化凿井的发展方向和趋势,但其施工环境非常复杂,基于掘进机破岩震源地震波的超前地质探测是有效的预测方法。针对全断面竖井掘进机破岩震源超前探测方法的难点,即施工环境和破岩震源地震波场的双重复杂性,从多个方面提出了解决思路:针对震源先导信号,采用多种方法联合去噪,压制破岩震源干扰波;对于地震记录信号,采用以互相关为核心的地震记录重构方法恢复有效波场;开展竖井全空间三维立体探测和高精度成像的研究等。此外,开展多种随掘物探方法联合反演能够提高地质判识的可靠性和解释精度。研发竖井掘进机的掘探一体化装备是未来深入研究的方向。

基于多源数据融合的钻机超前地质探测系统

在地下工程施工中,为保障施工安全,很有必要开展超前地质探测,但由于地质体的复杂性,要准确达到预报要求难度很大。针对目前超前地质探测中常用的钻孔探测法,通过对钻机钻孔过程中的冲击力、推进力、转矩等多个参数进行监测,并用多传感器数据融合技术处理传感器提供的信息,弥补了单纯使用钻机钻进速度单一参数的不足,从而提高钻机实时超前地质探测的预报精度和预报效率。工程试验验证了该方法的合理性,达到了提前预警减少漏报误报的目的。

矿井超前地质探测仪无线多炮远程控制系统设计

针对现有矿井地震勘探超前探测作业过程中操作时间长、安全隐患多、有线系统铺设困难等缺点,依据国家及行业相关规程规定,提出了一种基于多炮无线通信控制系统的设计方案,采用多级中继实现远程通信,采用配接瓦斯传感器检测炮点瓦斯浓度参数,采用嵌入式系统集中管理遥控放炮、盲炮处理、数据采集和实时数据传输,采用井下防爆计算机进行实时数据解释等关键技术问题。经过工程测试,该系统铺设方便,有效提高了工作效率,减少了地震勘探作业中因前方地质情况不明诱发的次生灾害。

隧道施工不良地质探地雷达超前探测全波形反演研究

为了解掌子面前方不良地质体赋存状况,保障工程施工安全,提出基于全波形反演的探地雷达隧道超前探测数据解译方法。首先,考虑隧道典型不良地质类型,建立溶洞、岩体裂隙和岩体破碎带等数值模型,进行正演模拟分析,总结典型不良地质体的地质雷达正演响应特征。其次,基于全波形反演方法对正演模拟数据进行处理,得到最优的相对介电常数分布,分析反演结果,并总结其相较于正演剖面图解译的优势。研究结果表明,全波形反演可以得到探测区域相对介电常数的较准确分布,得到的不良地质体形态与真实情况较为一致,成像效果明显优于原始雷达剖面图,提高了对不良地质体进行判断的直观性和准确性。

地质雷达的煤巷超前地质探测应用研究

本文针对井工三矿存在的地质异常问题,采用地质雷达进行探测实验研究。经过详细的测线布置,对井工三矿联络巷左右测帮进行雷达数据的采集。根据图像处理的结果,对图像进行异常解释,探明了破碎和裂隙水区域的位置和深度。

敞开式TBM超前地质预报探测

目前岩石隧洞开挖施工多采用人工钻爆法、硬岩掘进机(TBM)等。在敞开式TBM施工中,初期支护只能从围岩顶护盾揭露出来的地质,才能采取常规的锚喷支护,为减少遭遇不可预期不良地质对施工干扰的影响,对隧洞开挖掌子面前方围岩实施超前探测,拟采用TSP、TRT、地质雷达综合超前探测手段。

隧道断层地质超前预报技术应用研究

深入研究了隧道断层地质超前预报技术。针对断层的表征及其形成机理,论述了三种有效的预报方法,并结合实例对三种超前地质预报方法做出了理论分析,指出三种预报方法综合运用的重要性。

宜万铁路齐岳山隧道地质水平钻探应用技术

超前地质探测是隧道安全施工的重要保障,水平钻探技术具有直接和准确的特点,因此快速水平钻探技术成为超前地质探测的主要手段之一。以宜万铁路齐岳山隧道为背景,研究了隧道施工过程中快速水平钻探的点位选择、钻进工艺、数据处理等技术,探讨了快速水平钻探与其他探测手段的配合方法。

综合地质信息分析图在煤与瓦斯突出工作面的分析与应用

针对安阳永安贺驼煤矿1111工作面必须全面消除煤与瓦斯突出危险,采用综合地质信息分析图对工作面的地质构造、煤层 赋存的稳定性、煤层厚度的变化、工作面储量、工作面水文地质的预测与防治、瓦斯地质等各类地质问题进行了充分分析比较. 阐明了综合地质信息分析图实际应用于煤与瓦斯突出危险工作面的必要性.因此,在研究分析煤与瓦斯突出危险工作面的各类地 质问题时,就必须考虑应用综合地质信息分析图来综合分析全面掌握工作面地质情况,并指导应用于工作面设计、准备和回采全 过程,实现安全高效生产.

工程勘察近水平定向钻探技术解读和规范编制的建议

工程勘察技术方法向多元化方向发展,依托小口径定向钻进和孔内测试技术的工程勘察技术已成为近年来一个新的聚焦点。工程勘察定向钻探技术可有效地应用于非常复杂地表环境下的勘察施工、超前地质预报以及地质灾害防控、环境监控与治理等领域。为进一步发挥该技术的优势和规范市场,目前多个行业协会或团体开始编制与工程勘察定向钻探相关的技术规程或标准。本文系统总结了工程勘察近水平定向钻探技术的应用场景,分析了其技术内涵和关键技术,提出并讨论了规程编制过程中应重点关注的方向和关键技术内容,从轨迹设计、设备选择、工艺技术、钻具组合、取心工具、冲洗液体系、定向仪器、孔内测试等方面提出建议,对相关标准的编制具有参考意义。

综合物探在隧洞穿越断裂带施工中的应用

简要介绍了综合物探在昆明掌鸠河引水供水工程穿越普渡河断裂带的施工中进行超前地质探测、指导施工并顺利通过普渡河断裂带的应用。

近距离穿越大型雨水方沟地铁隧道施工技术

通过北京地铁14号线土建施工04合同段大井站—七里庄站矿山法区间近距离下穿大型雨水方沟工程实例,详细阐述了施工中采取的一系列洞内加固措施,并结合超前地质预报及监控量测技术进行穿越施工,为今后类似工程积累经验并提供参考。

超浅埋电缆隧道穿越熊洱河施工技术

在穿越熊洱河的施工中,严格按照"先治水、重探测、管超前、严注浆、短进尺、快封闭、早成环、勤量测"浅埋暗挖施工的基本原则组织施工,并结合郑州凤凰电缆隧道工程的实际情况,采取了"加强施工降水、截流与导流相结合、洞门口增设超前管棚加强超前支护"等技术措施,实现了快速、安全通过熊洱河的目的,为确保总工期提供了保证,收到了很好的经济效益和社会效益。

隧道全断面注浆技术研究

在公路隧道工程的实际建设过程当中,由于受到地下水、地质条件以及隧道埋深等相关因素带来的影响,进而导致出现隧道漏水以及地层变形等相关现象,对隧道工程的施工质量产生了严重影响。对此,相关施工企业需要在公路隧道工程施工期间,合理应用全断面注浆技术,合理制定工程的施工方案,完善具体的设计流程,以此来有效保证隧道建设质量。本文针对隧道全断面注浆技术进行分析,介绍了具体的施工原则和工艺流程,探讨了开挖面超前地质探测和涌出物分析,并提出全断面注浆技术的应用要点,希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。

复杂地质条件下大断面隧道揭煤防突技术研究

基于“四位一体”防突体系,研究并提出一套适用于复杂地质条件下大断面铁路隧道揭煤防突技术体系。将技术分为三个施工阶段,阐述各阶段施工步骤与要点,并成功运用于隧道揭煤施工。实践结果表明:超前地质探测可有效探明复杂地质条件下穿煤隧道掌子面前方煤层分布,能准确测定瓦斯含量;确定穿煤隧道区域突出危险性验证距煤层法线不小于5 m、局部突出危险性验证距煤层法线不小于2 m,可保证施工掘进安全;案例工程阳宗隧道“过煤门”过程应及时调整支护参数,以双层超前支护代替单层超前小导管,并加密全环四肢格栅钢架,以保证隧道安全顺利穿越煤层。

基于迁移学习的隧道凿岩台车钻孔震源实测地震数据去噪方法及应用

隧道凿岩台车钻孔震源实测信号具有数据杂乱、噪声干扰严重及偶发性采集异常等特点,难以直接用于模拟数据训练后的神经网络模型.针对这一问题,首先基于U-Net去噪神经网络,将互相关、Automatic Gain Control(AGC)和归一化处理作为U-Net神经网络的预处理层,开展信号降噪处理,有效提升了凿岩台车含噪钻孔震源与无噪地震记录间复杂映射关系的拟合效果.然后,构建了基于Generative Adversarial Nets(GAN)的对抗式迁移学习神经网络,将隧道的真实地震数据进行迁移,实现了真实数据在已训练完成的U-Net去噪神经网络中的有效应用.最后,依托实际工程对该方法进行评价.结果表明,采用提出的去噪方法,可有效去除地震记录中的噪声干扰,探测结果与实际开挖情况基本吻合,初步验证了该方法的可行性与有效性.

深埋隧道钻爆法开挖段突涌水灾害的形成机制及防控研究综述

深埋隧道具有地应力高、渗透压大和灾害源广等特点,突涌水工程灾害风险较大,部分工段多采用钻爆法开挖。深埋隧道钻爆法开挖段突涌水成灾机制较为复杂,具有隐蔽性、复杂性、突发性和破坏性的特点,现有相关理论和技术研究存在着灾害源探测及辨识不明、突涌水灾害形成机制认识不清、恶性灾害预防控制不力等问题,已不能完全适用,工程灾害防控成为亟待解决的关键科技难题。从深埋隧道钻爆法开挖段突涌水的灾害源探测、成灾机制和灾害防控三方面对现有研究进行剖析,对深埋隧道钻爆法开挖段突涌水灾害研究的重点和方向提出三点建议:第一,要探明不良地质体和围岩结构,需要基于相对成熟的技术成果,结合实际工况融合多种超前地质探测方法,动态补探,充分吸收大数据强大的分析能力进行关联分析、模式识别,逐渐逼近"真解",做到定量化、精确化探测,形成多方法多设备的综合超前地质预报技术体系;第二,从能量储存与释放的角度建立灾害源的灾变模式,揭示突涌水灾害的发生条件和突发机制,发展隔水隔泥层安全性计算方法,将现有研究成果应用到实际工程方面;第三,要做到突涌水灾害的准确预警和有效控制,需要研究建立针对深埋隧道钻爆法开挖段的风险评估理论,根据隧道洞内围岩及其上覆岩层地质条件,将不同的治水技术有机结合起来,以求实现技术、经济、资源和环境利益的最大化。