[发明专利]一种隧道有害气体超前钻孔随钻实时检测设备

说明书

本发明公开了一种隧道有害气体超前钻孔随钻实时检测设备，其特征在于：包括套管、水气分离箱和气体检测系统，套管与水气分离箱相连通，气体检测系统设于水气分离箱的上方并与水器分离箱相连通。该设备可对超前钻孔内有害气体的浓度、成分与流量进行实时检测，再根据检测到的有害气体数据换算成有害气体逸出量，再将所得数据绘制得到相关曲线，用于预测隧道区段有害气体涌出量，为隧道设计、施工依据。本发明能够对钻孔有害气体进行实时检测，自动记录有害气体的浓度与逸出量，提高有害气体超前地质预测预报的精度。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道有害气体超前钻孔随钻实时检测设备。

背景技术

有害气体对隧道工程存在着巨大的威胁(如CH₄、H₂引发的燃爆，CO、H₂S、SO₂引发的人员中毒，CO₂引发的人员窒息)。隧道施工过程中，有害气体常由掌子面或未支护洞壁逸出或涌出，当洞内气体达到一定浓度时会造成一系列灾害，威胁作业人员的人身安全，并造成工期延误，甚至造成巨大的工程事故。

为了降低隧道施工中的有害气体风险，行业内重视对隧道有害气体的超前地质预报，目前隧道有害气体超前地质预报方法主要为超前地质钻探方法，主要存在以下几个方面不足：1、由于检测设备的限制，检测方式主要是超前地质钻孔完成后再进行有害气体的相关检测，检测结果准确性不高；2、在塌孔、孔内负压、孔内大量涌水等情况下，可能导致无法检测到有害气体；3、需要检测人员持续跟踪检测，自动化程度低，操作较复杂。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种隧道有害气体超前钻孔随钻实时检测设备，能够对钻孔有害气体进行实时检测，自动记录有害气体的浓度与逸出量，提高有害气体超前地质预测预报的精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种隧道有害气体超前钻孔随钻实时检测设备，其特征在于：包括套管、水气分离箱和气体检测系统，套管与水气分离箱相连通，气体检测系统设于水气分离箱的上方并与水器分离箱相连通。该设备可对超前钻孔内有害气体的浓度、成分与流量进行实时检测，再根据检测到的有害气体数据换算成有害气体逸出量，再将所得数据绘制得到相关曲线，用于预测隧道区段有害气体涌出量，为隧道设计、施工依据。水气分离箱设置在钻机前，钻杆穿过水气分离箱和套管钻孔，套管将钻孔内的水和有害气体导入水气分离箱，进入水气分离箱内的水与有害气体在重力的作用下发生分离，其中气体向水气分离箱上部移动，经连接管运移至气体检测系统中，水在达到出水口水位后由出水口流出，从而达到了水气分离的目的。

进一步，水气分离箱设有钻杆固定机构，钻杆固定机构包括第一固定环和第二固定环，第一固定环和第二固定环之间设有连接杆，第一固定环与套管相连接。钻杆分别穿过第二固定环、第一固定环和套管进行钻孔，第一固定环和第二固定环的设置，能够保证钻杆与水气分离箱的连接效果，避免钻杆损坏水气分离箱的情况，同时第一固定环和第二固定环能够起到支撑钻杆的作用，保证钻杆的钻孔精度。第一固定环和第二固定环中设置连接杆连接，使得在钻杆调节时能够保证第一固定环和第二固定环同时调节，不需要通过钻杆传递力来实现调节，也能够方便调节，避免钻杆卡紧在第一固定环和第二固定环上。