隧道瓦斯的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與適時(shí)跟蹤預(yù)報(bào)研究——以都汶高速公路紫坪鋪瓦斯隧道為例.pdf

1、瓦斯是地質(zhì)作用的產(chǎn)物，瓦斯的生存、運(yùn)移、保存條件和賦存以及煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象都是地質(zhì)作用的結(jié)果，存在瓦斯地質(zhì)規(guī)律。隧道瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與施工因素相關(guān)的同時(shí)，還隱含其存在的瓦斯地質(zhì)規(guī)律，因此，研究隧道瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)很有必要。為避免瓦斯災(zāi)害的發(fā)生，隧道安全技術(shù)和管理人員需要對(duì)整個(gè)瓦斯隧道建設(shè)過(guò)程中的瓦斯進(jìn)行監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析對(duì)事故的預(yù)防以及事故后的處理帶來(lái)更大的主動(dòng)性。因此，在隧道內(nèi)采取何種瓦斯監(jiān)測(cè)方案以及如何從大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中最大限度

2、地獲取有用信息成為關(guān)鍵。 本文以紫坪鋪隧道為例，從隧道自身特點(diǎn)和隧道中影響瓦斯?jié)舛鹊闹T多因素出發(fā)，分析了紫坪鋪隧道“高瓦斯”的原因；在分析隧道建設(shè)與礦井巷道主要差異后，構(gòu)建了適合紫坪鋪隧道瓦斯監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；從多角度系統(tǒng)地分析了隧道瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的規(guī)律；并分別選用了擺動(dòng)模型、模糊趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)和疏系數(shù)自回歸模型對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行了適時(shí)預(yù)測(cè)。論文的主要研究成果如下： （1）從瓦斯因素、地質(zhì)因素及其它因素三個(gè)

3、角度分析了紫坪鋪隧道“高瓦斯”的原因。經(jīng)分析得出影響紫坪鋪隧道瓦斯的主要可能因素為：瓦斯壓力、地質(zhì)構(gòu)造、煤體結(jié)構(gòu)類型和隧道埋深。 （2）結(jié)合隧道自身的特點(diǎn)和隧道瓦斯的影響因素，構(gòu)建了適合紫坪鋪隧道的瓦斯監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)——遙控自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)相結(jié)合的“雙保險(xiǎn)”方案。 （3）從對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常區(qū)間的認(rèn)識(shí)入手，從形態(tài)上按照瓦斯涌出的速度及速度變化把隧道瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分為四大類，按照涌出異常持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短把各大類又分

4、成兩子類，即Ⅰ—a、Ⅰ—b、Ⅱ—a、Ⅱ—b、Ⅲ—a、Ⅲ—b、Ⅳ—a、Ⅳ—b四大類，八子類；考慮到模型預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)難度，參照煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)形態(tài)的分析，進(jìn)一步將隧道瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常區(qū)間劃分為三角型、多峰型和增量型三類。從監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位布置上，把隧道瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分為掌子面處監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、襯砌處監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、加寬帶監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和回風(fēng)口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)四種；又根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短分為短期數(shù)據(jù)、長(zhǎng)期數(shù)據(jù)。 （4）分析了爆破、不同采樣位置（空間上）、

5、不同時(shí)間段與不同地質(zhì)背景下瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征。分別得出：①爆破后的瓦斯?jié)舛雀哂诒魄暗耐咚節(jié)舛?；②不同采樣位置的瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)具不同特征，可從異常區(qū)間出現(xiàn)頻率表現(xiàn)出來(lái)；③整體看,在相同的時(shí)間內(nèi)瓦斯異常涌出的次數(shù)與掘進(jìn)里程長(zhǎng)度沒(méi)有明顯的正相關(guān)關(guān)系；但分段看，在相同的時(shí)間內(nèi)瓦斯異常涌出的次數(shù)與掘進(jìn)里程長(zhǎng)度呈現(xiàn)不同比例系數(shù)的正相關(guān)關(guān)系；④超限并不是均勻分布在隧道內(nèi)，即不同地質(zhì)背景段出現(xiàn)超限頻率不同。 （5）根據(jù)紫坪鋪隧道的工程地質(zhì)條件，