超前探水超前鉆
超前鉆探水具有結(jié)果更準(zhǔn)確和更直觀的特點(diǎn),不但能預(yù)測巖溶裂隙含水,還能探明掘進(jìn)放心的地質(zhì)條件,斷層破碎帶、軟巖塌陷的位置和規(guī)模。但是超前鉆的成本比較高,而且施工時間較長,超前鉆一般用于復(fù)雜的含水隧道,或已知存在含水,需對含水量的準(zhǔn)確位置和含水大小進(jìn)行判斷的隧道。超前鉆需要垂直于掌子面施鉆,因此無法應(yīng)用于TBM盾構(gòu)隧道。
超前探水鉆孔的布置,如探水起點(diǎn)、探水深度、允許掘進(jìn)距離、探水超前距離以及探水鉆孔數(shù)目等,應(yīng)根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件和積水區(qū)域的水頭壓力、積水?dāng)?shù)量以及圍巖性質(zhì)等因素來確定。
(1)探水起點(diǎn) 因積水范圍不可能掌握十分準(zhǔn)確,在通常情況下,探水起點(diǎn)至可疑水源應(yīng)有足夠的距離,一般以75~150m為宜。
(2)超前距離 從探水起點(diǎn)向探水方向打鉆,一次打透積水的情況是比較少的。因此,在超前探水的過程中,常常是探水—掘進(jìn)—探水循環(huán)地進(jìn)行。探水鉆孔的最終位置,始終應(yīng)保持超前掘進(jìn)工作面一段距離。超前距離的長度取決于礦體厚度,一般情況下,厚礦體為20m,薄礦體不小于5m。
(3)探水深度 等于允許掘進(jìn)距離和超前距離的和。通過超前探水無水害威脅的掘進(jìn)距離,稱為允許掘進(jìn)距離。
(4)鉆孔的要求 探水鉆孔的直徑視鉆機(jī)規(guī)格而定,鉆孔數(shù)目通常不少于三個,鉆孔呈扇形布置,探水鉆孔至少有一個中心孔,兩個與中心孔成一定角度的幫孔,但要求都能起到探水的作用。
超前探水指在某些地區(qū),不能確保設(shè)有水害威脅時,在采掘工作之前必須進(jìn)行探水,進(jìn)一步探明水文情況,確切掌握水源的位置和距離。這是預(yù)防突然涌水的重要措施。所以,《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,每一礦井必須作好水害分析預(yù)報,堅(jiān)持有疑必探、先探后掘的探放水原則。
采掘工作面遇到下列情況之一時,必須確定探水線,進(jìn)行探水,確認(rèn)無透水危險后,方可前進(jìn)。
(1)接近水淹或可能積水的井巷、老空或小煤礦時;
(2)接近水文地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域,并有出水征兆時;
(3)接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和陷落區(qū)時;
(4)打開隔離煤柱放水時;
(5)接近可能同河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時;
(6)接近有出水可能的鉆孔時;
(7)接近有水或稀泥的灌漿區(qū)時;
(8)底板原始導(dǎo)水裂隙有透水危險時;
(9)接近其它可能出水地區(qū)時。
超前鉆探 一般是 不套用 相應(yīng)定額子目項(xiàng)的,應(yīng)該是 勘探單位 按照勘察鉆探 相應(yīng)的 收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) 記取費(fèi)用的。
超前鉆:屬施工勘察,當(dāng)基樁挖到持力層時,為查明基樁持力層下不少于5米范圍內(nèi)有無軟弱夾層、空洞等不良地質(zhì)作用而進(jìn)行的勘探鉆孔勘察。超前鉆的作用是:打樁鉆孔用的,采用超前鉆來探知樁基地質(zhì)情況、確定樁底標(biāo)高...
影響不大,實(shí)際操作,很少回填,有效回填段就是樁端那段,即使回填,其實(shí)很難保證回填質(zhì)量
超前探水電磁探水技術(shù)
CFC復(fù)頻電導(dǎo)超前探水系統(tǒng)是一種電磁探水技術(shù)。利用含水巖體電導(dǎo)率和電容率增大的特性,通過測量圍巖中復(fù)電導(dǎo)率的分布推測巖體含水量的大小。能預(yù)報掌子面前方100米內(nèi)圍巖的含水性、含水量。適合于鉆爆隧洞與盾構(gòu)/TBM隧洞、地鐵等地下工程穿河過江、溶洞以及地下水豐沛地段的超前探水。
雷達(dá)可以用于短期超前地質(zhì)預(yù)報,也可以用作20~30米內(nèi)的含水探測,彌補(bǔ)彈性波法對水不敏感的不足,是比較常見的探水設(shè)備。但因?yàn)橐加谜谱用妫詿o法在TBM/盾構(gòu)隧道中使用。
超前導(dǎo)坑(洞)法:通過超前導(dǎo)坑中有過的斷層或突水等相關(guān)地質(zhì)信息分析整理,以繪制地質(zhì)素描圖為手段對前方待測位置予以地質(zhì)構(gòu)造描繪。主要表現(xiàn)為:(一)在掌子面掘出一個與待測正洞平行的導(dǎo)洞,稱為平行導(dǎo)洞法。該方法可以較直觀的反映地質(zhì)情況,適用面廣,有較高預(yù)報準(zhǔn)確率。在施工中,導(dǎo)坑具有減壓排水、改善通風(fēng)的作用,但是其成本過高,在地質(zhì)條件多樣復(fù)雜地區(qū)應(yīng)用效果較差。由于局限性較大,僅有我國秦嶺隧道和日本青函海底隧道等少數(shù)應(yīng)用實(shí)例。(二)先查明與正洞同一軸線的小導(dǎo)洞前方的地質(zhì)情況,隨后挖掘整條隨道的方法稱為正洞導(dǎo)洞法。此法在我國應(yīng)用很少北京八達(dá)嶺高速公路部分隧道釆用了正洞導(dǎo)坑法,而德國為了掌握膨脹土的分布,在歐倫堡隧道基本全部都挖通了超前導(dǎo)坑。
工程地質(zhì)調(diào)查法:是在隧道已有地質(zhì)資料基礎(chǔ)上,對地表和隧道內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造條件加以分析,其中包括,地層走向、圍巖特性、節(jié)理構(gòu)造的發(fā)育規(guī)律以及地下水和巖溶的狀態(tài),從而給出前方地質(zhì)情況的推斷,是一種宏觀的預(yù)報方法,在礦井巷道預(yù)報中最早使用。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于對埋深淺和地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單的隧道預(yù)報效果較好,而對于大埋深和復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件的巷道預(yù)測的準(zhǔn)確性較低,且工程量較大。它可以對工作面前方的地層巖性參數(shù)、巖體完整系數(shù)、地下水發(fā)育系數(shù)、巖溶洞穴充填物等資料給予直觀顯現(xiàn),能客觀的反映前方的地質(zhì)情況,但是其成本高、速度慢、僅對超前鉆孔周圍的情況給出簡單預(yù)報、占用巷道施工時間長。此方法在國外早起應(yīng)用較多,在英國、日本等海底隨道中有大量應(yīng)用實(shí)例。
直接鉆探法,是利用鉆機(jī)直接在巷道掘進(jìn)面進(jìn)行打孔,從而獲得前方地質(zhì)信息的一種地質(zhì)超前預(yù)報手段,是最直接的一種方法,也是現(xiàn)在井下施工中必須實(shí)施的重要工序,更是一種對于其他探測手段驗(yàn)證和補(bǔ)充成果的關(guān)鍵技術(shù)。一般情況下超前鉆孔深一般為幾米到幾十米,通過鉆頭推進(jìn)速度、巖屑成分來獲取巷道掘進(jìn)面前方巖體完整程度、圍巖物理特性、地下水和巖溶狀況以及可鉆性等多方面的地質(zhì)資料,透過資料的分析,可以直接準(zhǔn)確地展現(xiàn)掌子面前方的水文地質(zhì)情況。超前鉆孔對于進(jìn)一步探明巷道周圍的地質(zhì)狀況,特別是探測含水構(gòu)造體或地質(zhì)異常體,預(yù)防巷道突水、涌水等,對巷道掘進(jìn)及后期維護(hù)都是非常重要的。
直接鉆探法可相對于物探方法可以更加直觀地揭示鉆孔所經(jīng)過部位的地層巖性、巖體完整程度、裂隙度、溶洞大小、有沒有水以及可測水壓高低等,更加的客觀,唯一解,準(zhǔn)確率高。缺點(diǎn)是單一鉆孔受空間局限性,不能作出地層構(gòu)造帶大范圍的分布信息,而多孔鉆探又在經(jīng)濟(jì)和效率上難以保障,更關(guān)鍵的是,在高壓含水層或者高含量瓦斯存在時,系統(tǒng)鉆探容易引起事故。
超前探水紅外探水
紅外探水利用水的熱導(dǎo)率比所有巖石的熱導(dǎo)率低,又因?yàn)樗臒釘U(kuò)散率比所有巖石都低,因此水和巖石的溫度總是存在一定的差異。但是紅外探水是一種省工,省時,經(jīng)濟(jì)的探水方法,但其探測距離僅為30米左右,探測精度不及超前鉆和電磁探測,且需要占用掌子面,無法在TBM/盾構(gòu)隧道中應(yīng)用。
由于地質(zhì)分析法本身的不足,亟待完善,我國于上世紀(jì)中葉,首先提出將物探方法使用于井下工程的超前預(yù)報中。常用的方法包括到密度電法、瑞利波法、地質(zhì)雷達(dá)法、瞬變電磁法等。
地質(zhì)雷達(dá)法(Ground penetrating Radar),是通過發(fā)射器發(fā)射數(shù)十兆赫茲甚至數(shù)百兆赫茲的超寬帶電磁波或者無載波脈沖,作用在地下不均勻介質(zhì)上形成反射波,傳回接收器并對其解譯的一種物探方法。其原理為,脈沖信號經(jīng)過存在電磁差異的兩個地層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層界面時,脈沖信號會發(fā)生透射和反射情況。對著介電層面和距離的變化,反射次數(shù)和信號衰減也會做出相應(yīng)變化。通過傳回接收器信號的波形、振幅特征、雙程走時等參數(shù)分析和處理,來推斷結(jié)構(gòu)體的空間方位、結(jié)構(gòu)特征、電性特征及幾何形態(tài),從而達(dá)到對隱蔽目標(biāo)物的預(yù)測預(yù)報。
地質(zhì)雷達(dá)對于預(yù)報巖溶、采空區(qū)、暗河等異常體時效果明顯,且其效率、分辨率及適應(yīng)性很高,同時便于攜帶等優(yōu)點(diǎn),但是 30m 以內(nèi)的預(yù)報距離是地質(zhì)雷達(dá)法的短板,以及難以消除受制于巷道內(nèi)的施工機(jī)械及金屬物品的干擾,容易造成誤判。瞬變電磁法(Time domain electromagnetic method,簡稱 TEM)是一種利用發(fā)射線圈發(fā)射一次脈沖的電磁波,由接受線圈接收地下構(gòu)造體在一次場激勵下產(chǎn)生二次感應(yīng)場的時間域物探方法,根據(jù)二次感應(yīng)場隨時間衰減的特性,分析地下非均勻地質(zhì)體的導(dǎo)電性和方位。
地震反射法(TSP/MSP):由我國自主開發(fā)研制,其原理是利用不同介質(zhì)之間的彈性差異來預(yù)測預(yù)報的一種地球物理勘探手段。在巷道掘進(jìn)面前方存在非均勻體,如斷層,空洞,裂隙等時,密度等彈性差異在巖石中又是客觀存在的,那么在地震波傳播的過程中,就為受到非均勻體影響形成的反射波奠定了波長基礎(chǔ)和傳播的物理?xiàng)l件基礎(chǔ)。用炸藥或者敲擊等人工辦法產(chǎn)生震動波源,沿測線不同位置用測振儀加以收集,然后處理加工這種攜帶了大量地層信息的震動信號并作出解譯,從而預(yù)測出處地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、地層巖性分布、節(jié)理構(gòu)造發(fā)育規(guī)律等,從而達(dá)到預(yù)報預(yù)測。地震波法的工作原理在一個側(cè)壁沿線布置許多爆破點(diǎn)進(jìn)行激震,然后收集非均勻體界面的反射波信號,通過分析和計(jì)算得出異常體形成的反射界面位置、與巷道中軸夾角、以及距離巷道掘進(jìn)面的長度。 2100433B
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超前探孔技術(shù)交底 工程名稱 格沖隧道 交底工程項(xiàng)目 探孔交底 交底人 接收人 交底日期 2012.3.1 交底內(nèi)容及附圖 一、工程概況: 格沖隧道位于凱里 -貴定區(qū)間,雙線隧道,左右線間距為 5.0m,設(shè)計(jì)坡度為 人字坡,全隧除進(jìn)口 D1K552+952.978 段位于半徑 R=9005 的右偏曲線上及 D1K558+080.3466 出口段位于半徑 R=11000m 的左偏曲線上外,其余地段均為 直線。隧道進(jìn)口里程: D1K552+063 ,出口里程 D1K558+332 ,全長 6269m。 其中Ⅴ級圍巖 135m、Ⅳ級圍巖 1910m、Ⅲ級圍巖 4150m,各級圍巖所占比例分 別為: 2.1%、30.5%、66.2%。 二、地質(zhì)情況: 隧區(qū)位于云貴高原斜坡地帶, 區(qū)內(nèi)地形總體為西高東低。 隧道洞身穿越區(qū)域以 碳酸鹽巖廣泛分布為主要特征。隧區(qū)受地質(zhì)構(gòu)造(賞郎向斜、斷層、節(jié)理) 、 水
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隧道進(jìn)口區(qū)段的超前探水預(yù)測——在分析紅外線超前探水機(jī)理的基礎(chǔ)上,通過工程實(shí)例探測,得到了某隧道進(jìn)口ZKS0+282.5~ZK50+289與YKSO+278一YK50+284區(qū)段的探測曲線,對開挖掌子面前方的含水層進(jìn)行了預(yù)測,可為該類隧道的施工提供參考。
在接近可能與河流、湖泊、蓄水池等相通的斷層、裂隙發(fā)育的破碎巖層;
鉆探法屬于破壞性探測,是一種傳統(tǒng)方法,用鉆探設(shè)備向掘進(jìn)面前方鉆探一定深度并取巖芯。通過觀察和分析巖芯的構(gòu)造情況,對巷道掘進(jìn)工作面前方的災(zāi)害性含、導(dǎo)水體,陷落柱和斷層等進(jìn)行準(zhǔn)確定位。然而此方法的不足之處在于:
(1) 探水鉆機(jī)設(shè)備復(fù)雜,施工費(fèi)用高、施工時間長;
(2) 探測速度慢,一次有效探測距離短,頻繁操作,費(fèi)時費(fèi)力;
(3) 遇到災(zāi)害性水體或者瓦斯等災(zāi)害地質(zhì)構(gòu)造時甚至?xí)苯诱T發(fā)礦難事故,并且探測結(jié)果只是“一孔之見”,難以對整個空間的地質(zhì)情況進(jìn)行判斷。
在接近溶洞、含水?dāng)鄬踊虻叵滤S富的流沙層、沖積層、破碎巖層等含水層;巖層變黏或粘土量增加、有水聲等情況時。2100433B