非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法技术

本发明专利技术公开了一种非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法。其特征是：在隧道有限作业空间内的不同断面设置有害气体监测断面，在每个有害气体监测断面内设置可移动式多种有害气体自动监测装置，所述可移动式多种有害气体自动监测装置上对应同一有害气体监测断面的不同部位分别设置有多个用于监测有害气体的传感器，所述可移动式多种有害气体自动监测装置随隧道掘进不断跟进，通过可移动式多种有害气体自动监测装置实时监控有害气体浓度变化，监测数据同时传输至隧道洞口值班室终端显示和存储，有害气体浓度超过安全限值时，隧道内、外同步声光报警，实现有害气体实时、全方位监测。

Omnidirectional monitoring method of multi kinds of mixed harmful gas in tunnel in non coal strata

【技术实现步骤摘要】
非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法
本专利技术涉及一种非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法，属于隧道施工

技术介绍
目前在公路、铁路等基础设施建设过程中往往需要建设大量的隧道。由于山岭地区地质构造复杂，有毒有害气体成为影响隧道施工安全的主要因素之一。在煤系地层遇到瓦斯等有害气体的情况比较多见，在非煤系地层遇到有害气体的案例比较少，目前没有相关的规范指导施工。而目前随着隧道的大量建设，在非煤系地层遇有害气体的案例逐渐增多，且有毒有害气体的种类更多、浓度更高，施工中揭示的有害气体通常为多种类混合气体，例如硫化氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、氢气、瓦斯、氨气等。非煤系地层有害气体隧道施工存在两个技术难题：一是当隧道前方及周边存在有害气体富集区时，伴随着隧道作业面逐渐接近气体富集区，围岩应力重新分布，完整岩盘的岩体抵抗力越来越小，不足以抵抗高压有害气体时，形成高压有害气体突出；二是硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)等有害气体具有剧毒性，施工过程中极易造成人员中毒伤害。因此，对非煤系地层多种类混合有害气体的监测成为施工中需重点解决的问题，如何不间断地、全方位的对隧道作业环境中有害气体进行监测，形成可靠的监测体系，成为隧道建设中需解决的难题之一。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种操作性强、可对隧道作业空间内不同部位多种有害气体全方位实时监测的非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法，其特征是：在隧道有限作业空间内的不同断面设置有害气体监测断面，在每个有害气体监测断面内设置可移动式多种有害气体自动监测装置，所述可移动式多种有害气体自动监测装置上对应同一有害气体监测断面的不同部位分别设置有多个用于监测有害气体的传感器，所述可移动式多种有害气体自动监测装置随隧道掘进不断跟进，通过可移动式多种有害气体自动监测装置实时监控有害气体浓度变化，监测数据同时传输至隧道洞口值班室终端显示和存储，有害气体浓度超过安全限值时，隧道内、外同步声光报警，实现有害气体实时、全方位监测。进一步的，为准确监测有害气体，所述有害气体监测断面的设置位置为：各开挖施工的掌子面、回风巷距离风管口后退60～200m、总回风巷。进一步的，为保证各传感器监测的数值准确，所述可移动式多种有害气体自动监测装置上用于监测有害气体的传感器设置位置根据有害气体密度与空气密度的大小进行布置，用于监测的有害气体密度较空气密度大的传感器布置在隧道拱腰和拱脚的位置，用于监测的有害气体密度与空气密度相近的传感器布置在隧道拱顶、拱腰和拱脚的位置，用于监测的有害气体密度较空气密度小的传感器布置在隧道拱顶和拱腰的位置；用于监测氧气的传感器布置在隧道拱顶、拱腰和拱脚的位置。进一步的，为实时监测洞内通风质量，在回风巷布设有风速传感器，分别布置在隧道拱顶、拱腰、拱脚位置。进一步的，所述可移动式多种有害气体自动监测装置包括监测台架，所述监测台架包括门型框架、设置在所述门型框架两侧底端的走行机构，在所述门型框架的两侧对应于隧道的拱脚和拱腰位置分别设置有传感器安装平台，各传感器对应安装在所述传感器安装平台及所述门型框架的顶部位置。通过走行机构监测台架可方便地进行移动，可随隧道掘进不断跟进至作业区域。进一步的，为防止隧道渗水或物体掉落损坏有害气体传感器，影响传感器灵敏度，各传感器通过传感器保护箱体安装在所述门型框架上，所述传感器保护箱体包括底座、设置在所述底座上的传感器固定架、设置在所述传感器固定架顶部的防护罩，所述防护罩遮罩在所述传感器固定架的顶部，各传感器均固定安装在所述传感器固定架上。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在隧道有限作业空间不同断面设置有害气体监测断面，在每个有害气体监测断面内设置可移动式多种有害气体自动监测装置，通过可移动式多种有害气体自动监测装置上设置在不同部位的有害气体传感器来实时监控有害气体浓度变化，随着隧道掘进可移动式多种有害气体自动监测装置不断跟进，实现有害气体实时、全方位、有效监测，大大提高了隧道施工的安全性，避免灾害发生。本专利技术很好的解决了隧道作业空间内不同部位多种有害气体全方位实时监测，自动监测过程无需人员参与，发现有害气体浓度超过安全限值后自动报警，提醒作业人员撤离，实现智能化管理；本专利技术工作效率高，实时自动监测、数据自动处理和存储，节约了人工，避免了人工检测时间上和空间上的漏洞；本专利技术操作性强，成本低，实用性强。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中传感器布设方式A的示意图；图2是本专利技术具体实施方式中传感器布设方式B的示意图；图3是本专利技术具体实施方式中的有害气体监测断面的设置示意图；图4是本专利技术具体实施方式中的可移动式多种有害气体自动监测装置的结构示意图；图5是图4的侧视图；图6是本专利技术具体实施方式中的传感器保护箱体的结构示意图；图中，1是隧道轮廓线，2是底板，3是门型框架，4是横梁，5是走行轮，6是驱动系统，7是有害气体传感器，8是控制箱，9是连接线缆，10是人行爬梯，11是加强杆,12是传感器安装平台，13是保护罩，14是传感器固定架，15是底座，16是传感器。具体实施方式下面通过非限定性的实施例并结合附图对本专利技术作进一步的说明：一种非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法，其是在隧道有限作业空间内的不同断面设置有害气体监测断面，在每个有害气体监测断面内设置可移动式多种有害气体自动监测装置，所述可移动式多种有害气体自动监测装置上对应同一有害气体监测断面的不同部位分别设置有多个用于监测有害气体的传感器，所述可移动式多种有害气体自动监测装置随隧道掘进不断跟进，通过可移动式多种有害气体自动监测装置实时监控有害气体浓度变化，监测数据同时传输至隧道洞口值班室终端显示和存储，有害气体浓度超过安全限值时，隧道内、外同步声光报警，实现有害气体实时、全方位监测。根据非煤系有害气体的特性，有害气体监测断面在作业人员集中区域、易形成有害气体聚集的区域,结合污风回流方向布置，优选设置在各开挖施工的掌子面、回风巷距离风管口后退60～200m、总回风巷。为保证各传感器监测的有害气体数值准确，所述可移动式多种有害气体自动监测装置上用于监测有害气体的传感器设置位置根据有害气体密度与空气密度的大小进行布置，用于监测的有害气体密度较空气密度大的传感器布置在隧道拱腰和拱脚的位置，用于监测的有害气体密度与空气密度相近的传感器布置在隧道拱顶、拱腰和拱脚的位置，用于监测的有害气体密度较空气密度小的传感器布置在隧道拱顶和拱腰的位置；用于监测氧气的传感器布置在隧道拱顶、拱腰和拱脚的位置。为实时监测洞内通风质量，在回风巷布设有风速传感器，分别布置在隧道拱顶、拱腰、拱脚位置。如附图1和图2所示，以施工期间监测9种气体为例，说明有害气体自动检测点布置原则，9种气体分别为氧气(O2)、瓦斯(C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法，其特征是：在隧道有限作业空间内的不同断面设置有害气体监测断面，在每个有害气体监测断面内设置可移动式多种有害气体自动监测装置，所述可移动式多种有害气体自动监测装置上对应同一有害气体监测断面的不同部位分别设置有多个用于监测有害气体的传感器，所述可移动式多种有害气体自动监测装置随隧道掘进不断跟进，通过可移动式多种有害气体自动监测装置实时监控有害气体浓度变化，监测数据同时传输至隧道洞口值班室终端显示和存储，有害气体浓度超过安全限值时，隧道内、外同步声光报警，实现有害气体实时、全方位监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法，其特征是：在隧道有限作业空间内的不同断面设置有害气体监测断面，在每个有害气体监测断面内设置可移动式多种有害气体自动监测装置，所述可移动式多种有害气体自动监测装置上对应同一有害气体监测断面的不同部位分别设置有多个用于监测有害气体的传感器，所述可移动式多种有害气体自动监测装置随隧道掘进不断跟进，通过可移动式多种有害气体自动监测装置实时监控有害气体浓度变化，监测数据同时传输至隧道洞口值班室终端显示和存储，有害气体浓度超过安全限值时，隧道内、外同步声光报警，实现有害气体实时、全方位监测。


2.根据权利要求1所述的非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法，其特征是：所述有害气体监测断面的设置位置为：各开挖施工的掌子面、回风巷距离风管口后退60～200m、总回风巷。


3.根据权利要求1或2所述的非煤系地层隧道多种类混合有害气体全方位监测方法，其特征是：所述可移动式多种有害气体自动监测装置上用于监测有害气体的传感器设置位置根据有害气体密度与空气密度的大小进行布置，用于监测的有害气体密度较空气密度大的传感器布置在隧道拱腰和拱脚的位置，用于监测的有害气体密度与空气密度相近的传感器布置在隧道拱顶、拱...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，全斐，赵春杰，沈家君，赵勇，周杨，毕文胜，徐小刚，
申请(专利权)人：中铁十局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37