【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工。更具体地说，本专利技术涉及一种红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统。
技术介绍
1、我国地形地貌复杂多变，其中70％是山地、丘陵地区，在山岭地区修建高速铁路时隧道工程占比大，且山岭隧道修建的难易程度多依赖地形条件与地质构造等情况。山岭地区隧道施工会遇到多种多样的复杂地层及地质条件，而危岩带下伏基岩的红层软岩地层是常见的不良建设条件之一。并且我国山岭地区煤层气、油气等资源较为丰富，尤其是西南地区，隧道开挖难免会穿越煤层、非煤系地层和油气地层等，在隧道开挖卸荷影响下，瓦斯等有毒有害致灾气体极易沿构造裂隙溢出，具有不可预见和规律性差等特点，隧道施工极易诱发有毒有害气体局部聚集风险。因此采用合理有效的措施在施工过程中对隧道进行致灾气体监测，以达到降低施工风险，保证施工安全是十分必要的。现有技术中主要监测手段在已施工完成的隧道段内壁设置固定式气体检测装置或者通过手持设备进行人工监测，前一种方式需要在多个监测面内针对拱顶、拱腰以及拱脚处分别设置不同的气体检测仪，设备需求量大，数据采集量也较大，需要耗费大量的人力和物力，导致施工成本较高；后一种方式，监测人员的健康和安全难以得到保证，并且对于拱顶位置的监测需要借助辅助工具，监测效率低下。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，包括：监测箱体，其
3、优选的是，所述监测装置包括集气室、气体检测仪、气泵以及输气管道；所述集气室固定设置在所述监测箱体内，所述气体检测仪固定设置在所述集气室内；所述气泵的进气端通过连接管道与所述输气管道的出气端连通，所述气泵的出气端与所述集气室连通；所述集气室上连通有排气管，所述排气管伸出所述监测箱体，且所述排气管上设置有电磁阀；各所述监测装置中的所述气体监测仪、所述气泵和所述电磁阀均与所述控制模块连接。
4、优选的是，三组所述监测装置的输气管道从所述监测箱体伸出，并且三个所述输气管道的进气端分别对应位于隧道的拱顶、拱腰和拱脚的位置。
5、优选的是，三个所述输气管道均为可伸缩管道，所述可伸缩管道包括直径依次减小的多个管道节段；任意所述管道节段的内壁顶端设置有上限位内环，其内壁下端设置有下限位内环，其外壁下端设置有下限位外环；所述管道节段的内壁上端还设置有支撑装置，所述支撑装置包括多个对称设置的支撑块，所述管道节段的内壁上对应各所述支撑块开设有容纳槽，所述支撑块上端与对应的所述容纳槽内壁转动连接，所述支撑块的下端与所述容纳槽之间连接有拉簧；当位于内侧的所述管道节段的下限位环与位于外侧的所述管道节段的上限位环相抵接时，位于外侧的所述管道节段上的各所述支撑块恰好支撑于位于内侧的所述管道节段的底部。
6、优选的是，用以监测隧道的拱腰位置的所述监测装置的输气管道，其进气端依次连接有折叠管道和水平管道，所述水平管道通过所述折叠管道垂直于或平行于所述输气管道设置。
7、优选的是，三组所述监测装置的输气管道的进气端内间隔设置有多组过滤网，多组过滤网的孔径沿所述输气管道的进气端到出气端的方向依次减小。
8、优选的是，用以监测隧道的拱顶位置的所述监测装置的气体检测仪监测氧气、甲烷、一氧化碳、氨气和氢气的浓度；用以监测隧道的拱腰位置的所述监测装置的气体检测仪监测氧气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、氢气的浓度；用以监测隧道的拱脚位置的所述监测装置的气体检测仪监测氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮的浓度。
9、优选的是，所述行走装置为轮式行走装置，其具有至少四个行走轮，其中位于前端的两个行走轮上设置有编码器，所述编码器与所述控制模块连接。
10、优选的是，还包括防碰撞装置，所述防碰撞装置包括设置在所述行走装置前端和各所述输气管道上的防撞雷达，以及设置各所述输气管道内部的避险装置；各所述避险装置用以在对应的所述防撞雷达监测到前方有障碍物时将所述输气管道回缩至所述监测箱体内，各所述防撞雷达与所述控制模块连接。
11、优选的是，所述避险装置包括驱动电机、卷线轴和拉绳；所述驱动电机固定设置在所述输气管道的底部，其输出轴与所述卷线轴同轴固定连接，所述拉绳的一端固定在所述卷线轴上，另一端与所述输气管道的顶部固定连接，所述驱动电机与所述控制模块连接。
12、本专利技术至少包括以下有益效果：
13、1、本专利技术提供的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，相比于现有技术中在隧道内壁设置固定式气体检测装置或者通过手持设备进行人工监测，可以有效节省监测设备的投入，提高监测效率，并且能够及时发送预警信息，保证了红层软岩区域高铁隧道施工的安全性。
14、2、本专利技术所述提供的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，通过三组监测装置可以分别对隧道拱脚、拱腰以及拱顶处的致灾气体进行监测，并且通过气泵分别将隧道三个位置的气体抽送至集气室内进行监测，可避免气体检测仪暴露在外而发生损坏，提高气体检测仪的监测精度和使用寿命。
15、3、本专利技术所述提供的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，各输气管道采用可伸缩结构，并通过防撞雷达和避险装置实现输气管道快速回缩，避免与高处的结构物发生碰撞。
16、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，包括：监测箱体，其固定设置在行走装置上，所述行走装置用以带动所述监测箱体在隧道内移动；所述监测箱体内设置有三组监测装置、控制模块和无线通信模块；所述监测箱体的顶部设置有预警装置；三组所述监测装置分别用以对隧道内拱顶、拱腰和拱脚处的气体进行监测；所述控制模块分别与所述行走装置、各所述监测装置、所述无线通信模块和所述预警装置连接，所述控制模块用以接收三组所述监测装置监测的气体数据，并根据所述气体数据是否超出限值启动所述预制装置，同时通过所述无线通信模块向手持终端设备发送预警信息。
2.如权利要求1所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，所述监测装置包括集气室、气体检测仪、气泵以及输气管道；所述集气室固定设置在所述监测箱体内，所述气体检测仪固定设置在所述集气室内；所述气泵的进气端通过连接管道与所述输气管道的出气端连通，所述气泵的出气端与所述集气室连通；所述集气室上连通有排气管，所述排气管伸出所述监测箱体，且所述排气管上设置有电磁阀；各所述监测装置中的所述气体监测仪、所述气泵和所
3.如权利要求2所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，三组所述监测装置的输气管道从所述监测箱体伸出，并且三个所述输气管道的进气端分别对应位于隧道的拱顶、拱腰和拱脚的位置。
4.如权利要求3所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，三个所述输气管道均为可伸缩管道，所述可伸缩管道包括直径依次减小的多个管道节段；任意所述管道节段的内壁顶端设置有上限位内环，其内壁下端设置有下限位内环，其外壁下端设置有下限位外环；所述管道节段的内壁上端还设置有支撑装置，所述支撑装置包括多个对称设置的支撑块，所述管道节段的内壁上对应各所述支撑块开设有容纳槽，所述支撑块上端与对应的所述容纳槽内壁转动连接，所述支撑块的下端与所述容纳槽之间连接有拉簧；当位于内侧的所述管道节段的下限位环与位于外侧的所述管道节段的上限位环相抵接时，位于外侧的所述管道节段上的各所述支撑块恰好支撑于位于内侧的所述管道节段的底部。
5.如权利要求4所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，用以监测隧道的拱腰位置的所述监测装置的输气管道，其进气端依次连接有折叠管道和水平管道，所述水平管道通过所述折叠管道垂直于或平行于所述输气管道设置。
6.如权利要求3所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，三组所述监测装置的输气管道的进气端内间隔设置有多组过滤网，多组过滤网的孔径沿所述输气管道的进气端到出气端的方向依次减小。
7.如权利要求2所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，用以监测隧道的拱顶位置的所述监测装置的气体检测仪监测氧气、甲烷、一氧化碳、氨气和氢气的浓度；用以监测隧道的拱腰位置的所述监测装置的气体检测仪监测氧气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、氢气的浓度；用以监测隧道的拱脚位置的所述监测装置的气体检测仪监测氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮的浓度。
8.如权利要求2所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，所述行走装置为轮式行走装置，其具有至少四个行走轮，其中位于前端的两个行走轮上设置有编码器，所述编码器与所述控制模块连接。
9.如权利要求4所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，还包括防碰撞装置，所述防碰撞装置包括设置在所述行走装置前端和各所述输气管道上的防撞雷达，以及设置各所述输气管道内部的避险装置；各所述避险装置用以在对应的所述防撞雷达监测到前方有障碍物时将所述输气管道回缩至所述监测箱体内，各所述防撞雷达与所述控制模块连接。
10.如权利要求9所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，所述避险装置包括驱动电机、卷线轴和拉绳；所述驱动电机固定设置在所述输气管道的底部，其输出轴与所述卷线轴同轴固定连接，所述拉绳的一端固定在所述卷线轴上，另一端与所述输气管道的顶部固定连接，所述驱动电机与所述控制模块连接。
...【技术特征摘要】
1.一种红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，包括：监测箱体，其固定设置在行走装置上，所述行走装置用以带动所述监测箱体在隧道内移动；所述监测箱体内设置有三组监测装置、控制模块和无线通信模块；所述监测箱体的顶部设置有预警装置；三组所述监测装置分别用以对隧道内拱顶、拱腰和拱脚处的气体进行监测；所述控制模块分别与所述行走装置、各所述监测装置、所述无线通信模块和所述预警装置连接，所述控制模块用以接收三组所述监测装置监测的气体数据，并根据所述气体数据是否超出限值启动所述预制装置，同时通过所述无线通信模块向手持终端设备发送预警信息。
2.如权利要求1所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，所述监测装置包括集气室、气体检测仪、气泵以及输气管道；所述集气室固定设置在所述监测箱体内，所述气体检测仪固定设置在所述集气室内；所述气泵的进气端通过连接管道与所述输气管道的出气端连通，所述气泵的出气端与所述集气室连通；所述集气室上连通有排气管，所述排气管伸出所述监测箱体，且所述排气管上设置有电磁阀；各所述监测装置中的所述气体监测仪、所述气泵和所述电磁阀均与所述控制模块连接。
3.如权利要求2所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，三组所述监测装置的输气管道从所述监测箱体伸出，并且三个所述输气管道的进气端分别对应位于隧道的拱顶、拱腰和拱脚的位置。
4.如权利要求3所述的红层软岩区域高铁隧道施工中致灾气体监测及预警系统，其特征在于，三个所述输气管道均为可伸缩管道，所述可伸缩管道包括直径依次减小的多个管道节段；任意所述管道节段的内壁顶端设置有上限位内环，其内壁下端设置有下限位内环，其外壁下端设置有下限位外环；所述管道节段的内壁上端还设置有支撑装置，所述支撑装置包括多个对称设置的支撑块，所述管道节段的内壁上对应各所述支撑块开设有容纳槽，所述支撑块上端与对应的所述容纳槽内壁转动连接，所述支撑块的下端与所述容纳槽之间连接有拉簧；当位于内侧的所述管道节段的下限位环与位于外侧的所述管道节段的上限位环相抵接时，位于外侧的所述管道节段上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭朝，袁义华，何明贵，邹明，武进广，郭炜欣，王隽夫，刘伟，高永河，陈成名，闫晨阳，刘敏，胡选民，程国勇，徐志成，肖涵，
申请(专利权)人：中铁七局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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