隧道施工监控量测方案培训资料.doc

隧道施工监控量测方案培训资料

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2020年4月19日
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目 录
一、工程概况 - 1 -
1.1 缙云山隧道设置一览表 - 1 -
1.2 缙云山隧道工程地质情况 - 1 -
1.2.1 地质构造 - 1 -
1.2.2 地层岩性 - 1 -
1.3 缙云山隧址气象、水文 - 4 -
1.4 隧道有毒有害气体 - 5 -
二、方案编制说明及依据 - 5 -
2.1 方案编制说明 - 5 -
2.2 编制依据 - 6 -
三、监控量测的目的、内容、测点布置及技术要求 - 6 -
3.1 监控量测的目的 - 6 -
3.2 监控量测的内容 - 7 -
3.3 监控量测布点方法及技术要求 - 8 -
3.3.1 洞内、外观察 - 8 -
3.3.2 拱顶下沉、周边收敛监测 - 8 -
3.3.3 地表沉降 - 12 -
3.3.4 爆破震动量测 - 12 -
3.3.5监控量测预埋件要求 - 15 -
四、瓦斯监测及检测 - 16 -
五、监控量测数据处理分析及信息反馈 - 26 -
5.1 数据处理分析 - 26 -
5.2 围岩稳定性的判别 - 27 -
5.3 安全性评价及应对措施 - 28 -
5.4 资料管理及信息反馈 - 30 -
六、本项目拟报人员信息 - 32 -
七、监控量测资料管理 - 32 -
八、安全技术措施 - 33 -
九、监控量测质量保证措施 - 39 -

缙云山隧道施工监控量测方案
一、工程概况
1.1 缙云山隧道设置一览表
隧道
名称
起讫桩号
隧道全长(m)
隧道净空
围岩级别长度
明洞长(m)
净高(m)
净宽(m)
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
进口端
出口端
缙云山
左线
ZK4+915～ZK7+629
2714
5
14.75
417
1005
1270
22
0
右线
K4+895～K7+640
2745
5
14.75
397
1044.5
1260.5
23
20
1.2 缙云山隧道工程地质情况
1.2.1 地质构造
隧道横穿温塘峡背斜,该背斜走向北15°东,北段为并报华夏构造系,南至江津长江南岸的油溪镇,长48Km,褶曲宽3.00～6.00Km,为典型的线形褶曲。轴部地层为三叠系下统嘉陵江组(T1j)和三叠系中统雷口坡组(T2l)的可溶性碳酸盐岩类,两翼岩层由老至新依次出露三叠系上统须家河组(T3xj)和侏罗系下统的珍珠冲组(J1z) 、中－下统自流井组(J1－2z) 、中统新田沟组(J2x)和沙溪庙组(J2s)的泥岩夹砂岩、页岩等。隧址一带温塘峡背斜岩层产状较陡,西翼岩层走向北10～20°东,倾北西,倾角42～50°;东翼岩层产状走向北10～20°东,倾南东,倾角50～62°。
1.2.2 地层岩性
隧址区分布地层主要为第四系人工堆积层、残坡积层、侏罗系上统珍珠冲组、三叠系上统须家河组、三叠系下统嘉陵江组(详勘中隧址区未发现三叠系中统雷口坡组),现将各层岩性由新至老分述如下:
① 第四系
(1)人工堆积层(Q4ml) 填筑土:灰褐色、黄褐色,稍湿,松散,主要由粉质粘土夹砂、泥岩块碎石组成,块碎石直径约3-50cm,含量约30%-50%。堆填时间约半年至 不等。主要分布于隧道进出洞口已修建完善的乡村道路上及周边区域。揭露厚度约0.6-0.8m,已揭穿。
(2)残坡积层(Q4el+dl)
粉质粘土:褐色,稍湿,主要由粉质粘土夹砂、泥岩块碎石组成,土体呈可塑状,干强度、韧性中等无摇震反应。厚度0.6～4.5m。主要分布于进洞口斜坡坡脚及洞身平缓沟谷一带。
粉质粘土夹块石:黄褐色、灰褐色为主,稍湿,稍密,主要由粉质粘土夹灰岩、白云质灰岩、砂泥岩块碎石组成,碎块石直径约3-150cm,含量约40%-60%。主要分布于隧道出口斜坡地带及断层破碎带附近。
② 侏罗系下统珍珠冲组(J1z)
根据现场地质调绘及钻探揭露,该地层主要揭露有泥岩及砂岩。
泥岩:紫红色、青灰色,中厚层状构造,泥质结构,主要以粘土矿物为主。强风化岩体易风化崩解,钻探岩芯破碎;中风化岩体较完整,结合程度一般,为隧道区主要岩性,多与砂岩呈互层状产出,钻探揭露最大厚度20.2m(BSZK2),未揭穿。泥岩为隧道进口端段的主要岩性。
砂岩:青灰色,灰绿色,中厚层状构造,中细粒结构,主要矿物成分为长石、石英,泥质胶结。强风化岩体较破碎;中风化岩体较完整,岩质较软,结合程度较好～一般,钻探揭露最大厚度11.00m(BSZK1-1),未揭穿。多与泥岩呈互层状产出。
③ 三叠系上统须家河组(T3xj)
一段(T3xj1): 该层主要为灰色、深灰色页岩,页理结构,薄层～中厚层状构造,夹有薄层状细砂岩和煤层。根据钻孔揭露显示:岩芯层理清晰,倾角约 50°,岩芯较破碎,多呈碎块状,薄饼状,短柱状。钻孔揭露厚度约9.86m,已揭穿(BSZK4)。
二段(T3xj2):灰色,黄褐色,浅灰色厚层至块状中至细粒长石石英砂岩,夹岩屑石英砂岩。局部含泥砾和具斜层理。岩芯较破碎—较完整,多呈短柱状,柱状,局部岩芯呈碎块状。钻孔揭露厚度约21.9m,已揭穿(BSZK4)。
三段(T3xj3):灰黑色,薄至中厚层状泥岩与粉砂岩互层,局部夹炭质泥岩及薄煤层,煤层厚 0.15～0.30m。是区域内主采煤层。根据钻探揭露:该层岩芯较破碎—较完整,多呈片状、短柱状。揭露厚度约75.56m,已揭穿。
四段(T3xj4):浅灰色,薄至中厚层状,粗粒长石石英砂岩,夹有薄层状泥岩、炭质泥岩,厚度120～210m。钻探揭露最大厚度为144m,已揭穿(SCK4)。
五段(T3xj5):灰黑色,中厚层状泥岩、薄至中厚层长石石英砂岩,夹炭质泥岩和煤线。钻探揭露最大厚度为65.8m,未揭穿(SCK17)。
六段(T3xj6):浅灰、灰白色,中至厚层状,中粒长石石英砂岩,局部夹有薄层黄灰、灰黑色页岩、炭质页岩,厚度约130～185m。本次钻探揭露厚度仅为38.9m,已揭穿(SCK17)。
④ 三叠系下统嘉陵江组(T1j)
T1j4:灰至浅灰色、偶带紫红色中至厚层状角砾岩、白云岩及灰岩,时具鲕状结构及角砾状构造。层厚 80～152m。根据钻探、波速测试及地面调查可知,该段岩体较完整,钻探揭露最大厚度为131.1m,已揭穿(SCK3)。
T1j3:灰浅灰色中厚层状灰岩,泥质灰岩夹含白云质灰岩及生物灰岩,底部夹岩溶角砾岩,层厚122～192m。根据钻探、波速测试及地面调查可知,该段岩体较完整。钻探揭露最大厚度为85.18m,未揭穿该层(SCK3)。 隧址区未揭露到T1j2及T1j1段地层及相关岩层。
1.3 缙云山隧址气象、水文
隧址区属亚热带温暖湿润区,气温高、湿度大、雨量充沛。廊道区多年平均气温17.8℃,七月最高,一月最低,极端最高气温41.1℃,极端最低气温-3.3℃。年平均降水量1000～1200mm,最大日降雨量为255.7mm,降雨集中在5～9月,占全年降水量的65%以上。相对温度多年平均值为81%。据气象资料,公路廊道区冬季有雾、霜,一般雾日为18～31天,霜日5～7天,主要出现在1～2月份。
隧址区大型地表水体主要为分布东侧的梁滩河、西侧的璧南河及测区周边的水库。东侧的常年性河流为梁滩河,由南向北发育,为嘉陵江的一级支流。梁滩河发育于沙坪坝区白市驿一带的缙云山东麓和中梁山西坡,由南向北流经西永镇、陈家桥镇,最后于北碚汇入嘉陵江。梁滩河全长80.24km,流域面积380km²,河口高程约242.78m。璧南河发育于西侧璧山县境内河边镇一带的缙云山西麓和云雾山东麓,由北向南流经璧山县城、狮子镇、广普镇,最后于江津区油溪镇汇入长江,该河为长江的一级支流。璧南河在调查区附近延伸32.87Km,流域面积750Km²。
1.4 隧道有毒有害气体
根据详勘报告,缙云山隧址区煤层瓦斯浓度低,初判穿越煤层段为低瓦斯工区,煤层瓦斯对隧道的危害主要表现为瓦斯的溢出。
缙云山隧道要在不同里程穿越区域内的三叠系上统须家河组(T3xj)的含煤层位,经收集到的成渝高速缙云山隧道(位于拟建隧道以北约3Km)竣工资料和壁山十余处煤矿瓦斯检测资料印证:瓦斯浓度(CH4)一般为0.15～0.35%,二氧化碳(CO2)为0.12～0.43%,通风不良时仅达到0.62～0.74%,也在临界范围之内。表明缙云山隧道穿越的三叠系须家河组(T3xj)第一、三、五段含煤层位属低浓度瓦斯煤层,由于瓦斯含量低,瓦斯压力测试十分困难,据收集壁山区十处煤矿瓦斯鉴定资料及相关地质条件类似隧道的测试结果,其压力<0.15Mpa,在采煤矿和废弃小煤窑记录均未发生过瓦斯燃烧、爆炸、窒息等事故,已建隧道施工过程中也未发生瓦斯突出的情况,本隧道瓦斯突出危险性较小。
由于煤层的分布可能出现瓦斯浓度增大现象。ZK6+405～ZK6+719、K6+400～K6+701 段由于穿越楠木沟石膏矿采空区,瓦斯含量可能相对较高。
二、方案编制说明及依据
2.1 方案编制说明
1、监测方案以确保施工安全监测为首要目的,根据地下工程特点确定监测对象和主要安全监测警戒指标。
2、根据监测对象的重要性确定监测规模和内容、监测项目和测点布置,全面地反映实际工作状态。
3、采用先进、可靠的监测仪器和设备,设计先进的监测系统。
4、为确保提供可靠、连续的监测资料,各监测项目间相互校验映证,以利数值计算、故障分析和状态研究。
5、在满足工程安全的前提下,尽量减少对工程施工的交叉干扰影响。
6、按照国家现行的有关规定、规范及文件要求编制监测方案。
2.2 编制依据
1、<公路隧道施工技术规范>(JTG F60- );
2、<公路隧道施工技术细则>(JTG/T F60- );
3、 重庆九龙坡至永川高速公路缙云山隧道两阶段施工设计文件;
4、<中华人民共和国安全生产法>;
5、<矿山安全法>;
6、<铁路隧道监控量测技术规程>(QCR9218- );
7、<煤矿安全规程>( );
8、<煤矿安全监控系统及捡测仪器管理规范>(AQ1029- );
9、<铁路瓦斯隧道施工技术规范>(TB10120- );
10、国家颁布的法律、法规和部发文件以及工程施工过程中需必须执行的规范、规程、技术指南、验标等其它相关规程规范。
三、监控量测的目的、内容、测点布置及技术要求
3.1 监控量测的目的
1、经过围岩地质状况和支护状况描述,对围岩进行合理的分类及对稳定性进行合理的评价。
2、对隧道拱顶下沉和周边位移进行监测,根据量测数据确认围岩的稳定性,判断支护效果,保证施工安全。
3、对周边位移进行监测,根据变形的速率及量值判断围岩的稳定程度,选择适当的二衬支护时机。
4、地表沉降是对隧道埋深较浅段进行沉降监测,判定隧道开挖对地表的影响,与拱顶下沉数据相互应证。
5、爆破震动能够控制爆速,避免爆破施工对地表建筑和相邻隧道结构造成有害影响。
6、隧道瓦斯监控可防止在施工过程中,有害气体浓度超限造成灾害,以确保施工安全和施工的正常进行;根据监测到的洞内有害气体的浓度大小,及时采取相应的技术措施;检验防排瓦斯技术措施效果,正确指导隧道施工,为科学组织施工提供依据。
3.2 监控量测的内容
监控量测项目必测项目具体内容见表3.1所示。
表3.1 监控量测必测项目
序号
量测项目
方法及工具
备注
1
洞内、外观察
地质罗盘、数码相机

2
地表沉降
水准仪、全站仪
隧道洞口及浅埋段施做
3
拱顶下沉
水准仪、全站仪

4
周边位移
收敛仪、全站仪

5
爆破震动
速度传感器、爆破振动自记仪

6
瓦斯浓度监控
便携式瓦斯监测报警仪、安全监测监控系统
无瓦斯、低瓦斯隧道用便携式瓦斯监测报警仪;高瓦斯隧道用便携式瓦斯监测报警仪和安全监测监控系统结合
7
瓦斯压力检测
粘土压力检测仪

3.3 监控量测布点方法及技术要求
3.3.1 洞内、外观察
开挖后及初支后及时采用肉眼观察和地质罗盘仪对开挖面揭示的地质情况进行描述,包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等;初期支护状态包括喷层是否产生裂隙、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈进行观察分析。详细描述、记录、并予以评估,作为支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。
洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行,及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像,填写开挖工作面地质状况记录表,并与勘查资料进行对比。已施工地段的观察每天至少应进行一次,主要是观察并记录喷射混凝土、锚杆、钢架变形和二次衬砌等的工作状态。洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段,记录地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等,同时还应对地面建(构)筑物进行观察。观察在每次爆破后进行。
3.3.2 拱顶下沉、周边收敛监测
3.3.2.1 测点布置原则
拱顶下沉测点和周边收敛测点应布置在同一断面。拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近。当隧道跨度较大时,应结合施工方法在拱部增设测点。台阶开挖时,周边位移测点布置在距离上下台阶分界处底部往上1.5m处,并用标志牌挂在测点上面,标识牌应标明测点编号、埋设里程。
监控量测断面按表3.2的要求布置,净空变化量测测线数按表3.3进行量测,测线布置示意图如图3.1所示。
表3.2 拱顶下沉和周边收敛监控量测断面间距
围岩级别
断面间距(m)
Ⅴ
5～10
Ⅳ
10～25
Ⅲ
25～40

表3.3 水平净空收敛量测测线布置
地段
断面开挖方法
一般地段
特殊地段
全断面法
一条水平测线
—
台阶法
每台阶一条水平测线
每台阶一条水平测线,两条斜测线
CD法
每分部两条水平测线,先行导坑布设拱顶下沉量测点,中隔墙拆除后按台阶法量测
CD法上部左右侧部,每分部一条水平测线,两条斜测线、其余分部一条水平测线。
双侧壁导坑法
每分部一条水平测线
CRD法上部、双侧壁导坑法左右侧部,每分部一条水平测线,两条斜测线、其余分部一条水平测线。
三台七步法
每分部一条水平测线
三台七步法,每分部一条水平线,四条斜线、其余分部一条水平线。

CD法测点布置示意
图3.1拱顶下沉和水平净空收敛测线布置示意图
拱顶下沉点和周边位移测点布置由施工单位安排现场施工人员协助完成,拱顶下沉点和净空变化测点应布置在同一断面内,测点布置时应避开钢架和脱空回填处,将测点布置在两榀钢架之间。收敛量测点和拱顶下沉量测布点应在开挖后至初喷前进行,并保证布点打入围岩不小于20cm深度,严禁将测点布在钢架上。测点布设应及时,并做好保护。如果测点被破坏,应在被破坏测点附近补埋,重新进行数据采集;如果测点出现松动,则应及时加固,测点布设以后,在测点位置用红色油漆做醒目标识。监控量测桩点上严禁悬挂重物。若围岩出现变化异常应尽早布设。
3.3.2.2 监测频率
拱顶下层和周边收敛量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表3.4、3.5和3.6确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中,原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时,应增大监控量测频率。
表3.4周边收敛和拱顶下沉监控量测频率(按距开挖面距离)
监控量测断面距开挖面距离(m)
监控量测频率
(0～1)b
2次/d
(1～2)b
1次/d
(2～5)b
1次/2～3d
＞5b
1次/7d
说明:b为隧道开挖宽度。
表3.5周边收敛和拱顶下沉监控量测频率(按位移速度)
位移速度(mm/d)
监控量测频率
≥5
2次/d
1～5
1次/d
0.5～1
1次/2～3d
0.2～0.5
1次～3d
＜0.2
1次/7d
表3.6周边收敛和拱顶下沉监控量测频率(按布点时间)
布点时间(d)
监控量测频率
1～15
1～2次/d
16～30
1～2次/2d
30～90
1～2次/周
90以上
1～2次/月

3.3.3 地表沉降
3.3.3.1 测点布置
隧道浅埋段地表沉降监测点埋设如图3.2、3.3所示。

图3.2 地表沉降横向测点布置示意图

图3.3 地表沉降测点示意图(单位:cm)
3.3.3.2 量测频率
开挖面距量测断面前后﹤2b时,1～2次/d;
开挖面距量测断面前后﹤5b时,1次/2～3d;
开挖面距量测断面前后﹥5b时,1次/3～7d。
3.3.4 爆破震动量测
3.3.4.1爆破震动的意义
实施爆破震动能够控制爆速,避免爆破施工对地表建筑和相邻隧道结构造成有害影响,经过监测,为施工单位优化爆破参数、调整和优化施工工序、最大限度地减小爆破对相邻隧道支护结构和中间围岩的不利影响。
3.3.4.2量测仪器设备
1、速度传感器
表3-7速度传感器技术规格
指标要求
水平方向
垂直方向
速度灵敏度
330mv/cm/s±5%
310mv/cm/s±5%
频率响度
28Hz～1000Hz±10%
4Hz～1000Hz±10%
幅值线性度
3%
3%
位移
0.1μm～2200μm
0.1μm～2200μm
速度
0.01μm～30cm/s
0.01μm～30cm/s
加速度
10g
10g
2、爆破振动自记仪—波形分析系统:
采样率:100Hz～50KHz
测量误差:<1%
记录深度:每通道≥16K点
输入信号带宽:0HZ～20KHZ
量程:10mV～40V。
耦合:交流、直流
输入阻抗:200KΩ
输入电容:≤25pF。
触发方式:上升沿、下降沿内触发,外触发,手动触发,提前、滞后触发。
触发电平:内触发电平在量程范围之内可调,外触发电平是TTL电平。
数据记录起点:触发前预记录和触发后延时记录,长度可设置。
通信接口:RS232接口。
3.3.4.3检测方法
在测试的目标建(构)筑物上设置采集点,在采集点上放置地震检波器,经过振动记录仪接收爆破产生的信号,最后经过软件对振动信号处理,产生波形图。
采样频率:
爆破隧道检测随爆破进行,爆破振动记录是一个连续模拟量曲线,而数据采集则是按每秒种采集点来离散记录振动曲线(量化),采样频率一般选择为5000点/秒比较合适,这样可完全反应振动记录达1000Hz的信号。
采样时间:
对于单次爆破,一般记录时间设置为5秒钟已经完全满足记录数据需要。但对于多次爆破或延时爆破,要根据爆破持续时间确定记录时间。
连续触发选择:
为确保安全,要把爆破振动记录仪器放置在爆炸现场,设置好仪器记录参数仪器能根据爆破振动信号的幅值是否超过设置的触发门槛电压来记录信号,一般最好选择”多次触发选择”项。选择了”多次触发选择”项可避免由于误触发而错过振动爆破信号记录。
单次爆破振动信号记录:对于单次爆破,根据单次爆破的持续时间设置采集时间即可,一般设置采集时间为5秒左右可保证记录到完整的振动信号。
多次延时爆破振动信号记录:对于延时爆破,要设置记录时间相对比较长些,确保能记录所有爆破记录。
3.3.4.4警戒值
根据<爆破安全规程>(GB6722— )的有关规定,在复杂环境下进行爆破作业时,需将爆破产生的震动效应控制在允许的范围内,即将保护对象所在地质点振动速度控制在允许的范围内。
本工程需保护的对象为隧道洞口仰坡和相邻隧道支护结构。需将隧道洞口仰坡围岩和相邻隧道支护结构所在地质点振动速度控制在2.0cm/s内。瓦店子隧道为小净距、极小净距隧道,左、右线隧道间距较小,需要在施工爆破开挖时,对中间岩柱的稳定和爆破对相邻洞室的影响以及对已施作的支护结构进行爆破震动量测。
3.3.5监控量测预埋件要求
1、地表沉降观测点应使用直径为22mm螺纹钢筋,钢筋头打平,刻十字丝,埋入地下不小于30cm,露出地面2cm左右,并用红油漆做好标记。
2、拱顶下沉与周边位移预埋件由直径不小于20mm的螺纹钢筋加工而成,钢筋埋入围岩深度不小于20cm,钢筋外露部分焊接4cm*4cm大小铁片,用于黏贴反光片。测点应在开挖后12h内埋设,并在下次开挖前取得初始数据。在监控量测测点上悬挂标示牌,预埋件示意图及标示牌如图3.4所示。

图3.4 监控量测预埋件示意图及量测标识牌
3、基准点是否稳定对设站点的坐标量测精度和测点的量测精度影响甚大,应优先选用洞内外测量控制点,如遇控制点距离较远或不能通视时,可在稳定的仰拱填充面上布点作为后视点;地表沉降控制点一般选用测量控制点,如控制点太远或者不方便设站时,基准点埋设在隧道开挖范围以外,不易破坏且方便架设仪器的地方。
四、瓦斯监测及检测
根据重庆九龙坡至永川高速公路(成渝高速扩能)JY1、JY2 合同段缙云山隧道(土建)工程施工图设计说明、详勘报告显示,隧址区煤层瓦斯浓度低,初判穿越煤层段为低瓦斯工区,煤层瓦斯对隧道的危害主要表现为瓦斯的溢出。
根据缙云山隧道两阶段设计图纸要求,缙云山隧道应采取人工与自动相结合的监测方式,两者监测的数值相印证,避免误报现象。
1、人工检测
人工检测由瓦斯检查员执行检查瓦斯,瓦斯检查员必须经专门培训,考试合格,持证上岗。根据<煤矿安全规程>及有关规定,专职瓦斯检查员必须使用光干涉式甲烷测定器检查瓦斯,同时检测CH4(甲烷)和C02 (二氧化碳)两种气体浓度。
(1)光干涉式甲烷测定器
　　光学瓦斯检测器是根据光的干涉原理制成的,除了能检查CH4浓度外,还能够检查C02浓度,瓦斯浓度在0％～l0％,使用低浓光干涉甲烷测定器;瓦斯浓度在10％以上,使用检测范围是0％～l00％的高浓度光干涉式甲烷测定器。
　　光干涉式甲烷测定器属机械式瓦斯检测仪器,具有仪器使用寿命长,经久耐用的特点,但受环境和人员操作等多种因素的影响,为了能保证检测结果准确有效指导施工、防止安全事故的发生,必须注意如下事项:
　　 ①使用前,须检查水分吸收管中的硅胶和外接C02吸收管中的钠石灰是否变质失效,气路是否通畅,光路是否正常;将测微组刻度盘上的零位线与观察窗的中线对齐,使干涉条纹的基准线与分划板上的零位线相对齐,取与待测点温度相近的新鲜空气置换瓦斯室内气体。
　　②检测时,吸取气体一般捏放皮球以5～l0次为宜。
　　③测定甲烷浓度时,要接上C02吸收管,以消除C02对CH4测定结果影响。
　　④测C02浓度时,应取下C02吸收管,先测出两者的混合浓度,减去已测得的CH4浓度即可粗略算出C02浓度。
　　⑤干涉条纹不清,是由于隧道中空气湿度过大,水分不能完全被吸收,在光学玻璃管上结雾或灰尘附着所致,需更换水分吸收剂或拆开擦拭即可。
　　⑥C02吸收管中的钠石灰失效或颗粒过大,C02会在测定CH4浓度时混入瓦斯室中,使测定的CH4值偏高,因此要及时更换钠石灰,确保仪器测量准确。
⑦空气不新鲜或经过瓦斯的气路不畅通,对零地点的温度、气压与待测点相差过大,均会引起零点的漂移,因此必须保证在温度、气压相近的新鲜气流中换气对零。
(2)人工检测瓦斯测点的布置和检测要求
1)、测点布置(即检测地点):
①掌子面(即掘进工作地点);
②回风(视要求选用);
③进风、即所有压入式扇风机入口处风流;
④所有洞室;
⑤总回风(即抽出式主要扇风机入口风流);
⑥放炮点;
⑦超前地质预报作业的钻孔(或探孔)点;
其它瓦斯可能积聚和发生瓦斯事故的地点(根据各级领导和专项措施的要求按需设置),如:放炮地点等处。
2)、检测要求:
①隧道中的各测点人员使用光干涉式甲烷测定器检测时,采用五点法检测,即对巷道的顶部、腰部两侧、底部两侧距巷道周边200mm处检测,取五点中最大浓度为该处瓦斯(含二氧化碳)浓度,进行日常管理;
②躲避式物资存放洞室人工瓦斯检测应在洞室最里处检测,衬砌断面变化处在断面变化最高处检测,仍采用五点法检测;
③掌子面检测应在掌子面前0.5米至1米处断面中检测,回风检测应在距回风口往掌子面15米断面中检测,进风检测应在压入式扇风机入口处检测,高冒区检测应采用五点法在高冒区检测,总回风应在抽出式主要扇风机入口前平直巷道中检测;
④检测频率(次数)的规定:洞室、总回风、高冒区、进风、回风、掌子面原则上每两小时检测一次;电焊时每小时检测一次;掌子面出渣时每一小时检测一次,检测按五点法进行,放炮地点每放一次炮均应按”一炮三检”制要求检测(对爆破地点和起爆地点风流中瓦斯浓度进行检查,CH4浓度低于0.5%方可放炮)。
⑤浓度控制及措施:
根据<煤矿安全规程>、<铁路瓦斯隧道技术规范>等相关规定,结合本隧道施工工程项目部关于严格控制瓦斯浓度的规定,本方案瓦斯检测浓度控制标准为:当瓦斯浓度达到0.3%时报警(瓦检人员向现场负责人报警,由现场负责人向各级领导汇报并立即组织有关人员查明原因进行处理),当瓦斯浓度达到0.5%时,瓦检人员应立即向现场施工负责人报告,由现场施工负责人立即组织停止工作,撤出人员,切断隧道中电源,并报告项目部经理,由项目经理向各级领导汇报,由有关专业人员制定措施,进行处理。瓦斯浓度低于0.4%方可复电。
⑥记录:瓦斯检查员检查瓦斯后应记录在当班瓦斯手册和现场瓦斯检查牌板上。
⑦隧道高处瓦斯检查、应使用瓦斯检查杖和折叠人字梯,以保证巷道高处瓦斯检查到位。
⑧光干涉甲烷测定器每半年必须进行一次检定,合格方可使用,使用人员日常使用中发现仪器故障,必须及时送有关专业人员维修,以确保仪器完好。
2、自动监测
本方案自动监测采用便携式甲烷(自动)检测报警仪和瓦斯安全监测系统进行监测。
(1)便携式甲烷(自动)检测报警仪监测要求:
①携带人员:进入撑子面和隧道内的以下人员必须携带便携式甲烷(自动)检测报警仪连续监测工作地点瓦斯浓度:
a、放炮员;b、班组长、c、现场值班负责人、d、到隧道检查的各级管理人员(每一行人至少携带一台)、e、流动作业的检修人员、f、各类机车驾驶员、g、其它相关人员;
②便携式甲烷(自动)检测报警仪报警点的设置:
报警点一律设置为CH4浓度0.3%;
③便携式甲烷(自动)检测报警仪必须由监测组专人统一管理,连续使用8小时必须缴回仪器室充电。每七天必须进行一次调校,每半年必须送专业机构检定一次,合格方可使用,以保证仪器灵敏、可靠。
(2)瓦斯安全监控系统设计:
隧道施工使用瓦斯监测系统的目的是为了经过采用新技术来改进掘进过程中的安全状况,即隧道无论是采用简单的检测手段还是采用复杂的瓦斯监测系统,其目标都是:改进隧道内的环境与安全条件,提高开挖进度,保证隧道按时完工。为此,监测系统的选择主要应从以下几个方面考虑。
　　1)瓦斯隧道灾害情况
　　如隧道瓦斯涌出量、冲击地压及地温地热等灾害及程度都是确定建立隧道瓦斯监测系统类型的依据。
　　2)瓦斯隧道的实际施工情况
　　要根据隧道施工中开挖面的数量、机电设备安装地点、数目等需要监测地点的数量来确定瓦斯监测系统的装备容量,并应在此基础上再考虑20％～30％的备用量。
　　3)系统的功能
　　选择隧道瓦斯监测系统时应优先配用计算机系统进行数据处理,不但软件功能要强,而且要易于开发、有足够的容量、能够用于数据统计、计算及报表编制工作。在计算机的选型上应优先使用兼容机种,要能方便和工区计算机联网。
　　4)综合技术、经济方面
　　在进行隧道瓦斯监测系统的选型时应从技术的先进性、性能的稳定性、安全和经济效益、使用维护方便性等方面进行综合技术经济分析,以作为选择隧道瓦斯监测系统的依据。
(3)监测系统的选型
　　原则上,被监测信息量是确定系统大小的依据。结合隧道的实际情况,考虑以上配置因素,缙云山隧道选用KJ90NA型瓦斯安全监测系统(隧道出口和进口各安设一套该系统)。
　　KJ90NA型自动监测系统采用分部式网络化结构,一体化嵌入式设计,具有红外遥控设置,独特的三级断电控制和超强异地交叉断电能力,可实现计算机远程多级联网集中控制和安全生产管理。系统由洞外计算监控中心、洞内分站、洞内风速传感器、低浓度瓦斯传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、远程断电仪和自动报警器等组成,工作原理如图1所示。

注:图中T代表瓦斯传感器;W代表风速传感器;H代表有毒有害气体传感器
图1  KJ90NA一体化监控系统原理示意图
　　隧道进出口自动瓦斯监测系统分别由l台主控计算机、2台洞内分站、8台低浓度瓦斯传感器、2台风速传感器、2台远程断电仪、1台报警器、l套设备电源和1台备用电源组成(以上设备为现场安设的设备、未含备用设备)。系统瓦斯监测范围设置为:0％～4％CH4,瓦斯检测反应速度≤30 s;风速监测范围设置为:0.3～15 m／s。系统可实现洞内传感器声光报警及洞外监控中心自动报警。
(4)信息传输系统电缆选用及布置要求
　　①监测系统传输电缆要专用,以提高可靠性。
　　②监测系统所用电缆要具有阻燃性。
　　③监测系统中各设备之间的连接电缆需加长或作分支连接时,被连接电缆的芯线应采用接线盒或具有接线盒功能的装置,用螺钉压接或插头、插座插接,不得采用电缆芯线导体的直接搭接或绕接的方式。
　　④具有屏蔽层的电缆,其屏蔽层不宜用作信号的有效通路。在用电缆加长或分支连接时,相应电缆之间的屏蔽层应具有良好的连接,而且在电气上连接在一起的屏蔽层一般只允许一个点与大地相连。
　　⑤所有传输系统直流电源和信号电缆尽量与电力电缆沿隧道两侧分开敷设,若必须在同一侧平行敷设时,它们与电力电缆的距离不得小于0.5m。
(5)分站的安装要求
①分站应安装在便于工作人员观察、调度、检验、支护良好、无滴水、无杂物地方。其距离洞口的高度不应小于0.3 m,并加垫木或支架牢固固定。独立的声光报警箱悬挂位置应满足报警声能让附近的人听到的要求。
②分站布置:进口设2台分站(出口一样设置),要求每隔500-600m设置一个洞内分站,分站数量会随着隧道进尺加长而增加,分站分置甲烷传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、远程断电仪和自动报警器等。
　　(6)传感器的布置安装要求
　　为了有效监测瓦斯浓度,应在隧道内拱顶部安设瓦斯传感器,各种传感器的安装还必须符合传感器说明书的要求。隧道的传感器布置必须符合图1要求,并应满足下列要求。
1)掌子面(工作面)传感器布置要求
隧道各掌子面设低浓度瓦斯传感器2台,报警浓度为0.3％CH4,瓦斯断电浓度为0.5％CH4,复电浓度为小于0.4％CH4,断电范围为掌子面中全部非本质安全型电气设备。在实际施工过程中,使用瓦斯自动检测报警断电仪的掌子面,只准人工复电。人工复电前,必须进行瓦斯检查,确认瓦斯浓度低于0.4%后,方可人工复电。掌子面各类传感器在放炮时应由施工人员移至安全地点,防止放炮时损坏传感器,放炮后移回。
2)洞室和断面变化处传感器布置要求
根据隧道内的实际情况,隧道的洞室和断面变化凹陷处传感器布置在顶部最高点向下200mm处。
3)总回风巷传感器的布置设计
总回风巷中布置一台瓦斯传感器,一台风速传感器。瓦斯传感器的报警点设置为0.3%CH4,风速传感器报警点下限为0.25m/s,上限为5m/s,各传感器在断面中的具体位置见图二所示。
4)馈电传感器的设置
馈电传感器的设置同机电设备开停传感器设置相同
5)风门开关(状态)传感器的设置:
在隧道口风门处设置一组风门开关(状态)传感器,连续监测风门状态,确保通风系统稳定。
6)筒开停传感器设置:
每个压入式局部扇风机供风的风筒内(掌子面往外50米的风筒内)设置一台风筒传感器,连续监测风筒内有无风量。
7)远程断电器:
每个掘进的巷道中设置一台低压远程断电器,起到超限断电的作用。
8)检测员检测洞室、高冒区瓦斯浓度达到0.3%的,应及时安设瓦斯传感器,其报警点设置为0.5%。
　　(7)安设传感器的其它注意事项
　　①传感器应自由悬挂,其迎风流和背风流O.5 m之内不有阻挡物。
　　②传感器悬挂处支护要良好,无滴水,移台架过程等不会损坏传感器。
(8)洞口中心站的布置要求
　　中心站计算机电源应由在线式不间断电源或交流稳压器加后备式不间断电源(供电不小于2小时)供给。中心站机房应采用空调设施及抗静电地板。
在本隧道的施工中,必须严格要求,经常进行阶段性检查,使瓦斯检查员能够严格按照岗位职责,做好检测数据的记录、收集工作,积累的原始数据,经过对数据的分析,为施工管理人员指导安全生产提供了可靠的依据。
注意事项:
①任一时刻瓦斯浓度,掌子面顶部最高,该部位在任何时间都将是最危险的地方,全体施工人员必须严格执行瓦斯隧道施工规范,严禁违章作业,时刻提高警惕,防止事故的发生。
②出渣时,由于运输车辆的尾气排放等原因,洞内瓦斯浓度会有一定程度的升高,必须引起足够的重视,各种型号的汽车必须配备防爆装置、出渣施工人员必须使用便携式瓦斯(自动)检测报警仪,连续监测瓦斯浓度。
③节理裂隙发育地段瓦斯浓度升高,施工中根据情况应及时汇报,经项目经理批准可采取超前探测,进行提前排放。
3.粘土测压法
煤层瓦斯压力的测定可采用庄永的机械装置测压、液体测压、水泥砂浆封孔测压即粘土测压等方法。采用粘土测压法时,可按下列步骤进行:
（1） 在测压钻孔内插入带有压力表接头的紫铜管,管径为6-8mm,长度不小于7m;
（2） 将特制的柱状猫土(含自然水分经炮泥机挤压成型的炮泥)送入孔内,柱状翻土末端距紫铜管末端0.2-0.5m,每次送入0.3-0.5m,用堵棍捣实。
（3） 每堵1m粘土柱打入1个木塞,木塞直径小于钻孔直径10-15mm。打入木塞时应保护好紫铜管,防止折断。
（4） 在孔口0.5-1.0m处用水泥砂浆封堵。经24h水泥凝固后,按上压力表测压,并详细记录压力上升与时间关系,指导压力稳定为止。稳定后的压力即为煤层瓦斯压力。
无瓦斯和低瓦斯隧道由分部人员使用便携式瓦斯监测报警仪进行监测,高瓦斯隧道由施工单位委托具有相应资质的检测单位应用使用便携式瓦斯监测报警仪和安全监测监控系统结合进行监测。
五、监控量测数据处理分析及信息反馈
5.1 数据处理分析
监控量测数据的分析处理应包括数据校核、数据整理及数据分析。原始数据具有一定的离散性,经过回归分析和归纳整理等分析处理后,才能很好的解释量测结果的涵义,充分利用量测数据分析结果。
1、将各种量测数据相互印证,以确认量测结果的可靠性。
2、探求围岩变形或应力状态的空间分布规律,了解围岩稳定性特征,以便提供反馈,合理地设计支护系统。
3、监视围岩变形或应力状态随时间的变化情况,对最终值或变化速率进行预报预测。
4、监控量测数据分析一般采用散点图和位移—时间曲线回归分析方法。
5、在监测过程中,发现数据异常时,应分析原因,制定对策。位移与时间的正常曲线和反常曲线如图3.5所示,其中反常曲线是指非工序变化所引起的位移急骤增长的现象。此时应加强监视,必要时应立即停止开挖并进行施工处理。

图5.1正常曲线和反常曲线
5.2 围岩稳定性的判别
1、根据位移速率判断:速率大于1mm/d时,围岩处于急剧变形状态,应加强初期支护;速率变化在0.2～1.0 mm/d时,应加强观测,做好加固的准备;速率小于0.2mm/d时,围岩达到基本稳定。在高应力、岩溶地层和挤压地层等不良地质中,应根据具体情况制定判别标准。
2、根据位移速率变化趋势判断:当围岩位移速率不断下降时,围岩处于稳定状态;当围岩位移速率变化保持不变时,