一种隧道围岩有害气体快速分段探测装置及方法

1.本发明涉及隧道工程技术领域，具体为一种隧道围岩有害气体快速分段探测装置及方法。


背景技术：

2.随着国家经济的发展，交通先行的战略性政策加紧步伐在落地，穿越有害气体地区的深埋隧道建设工程逐渐增多，使得有害气体隧道勘察防控及净化显得尤为重要。由于川藏铁路区域地质极为复杂特殊，修建隧道的埋深较大，多座隧道存在h2s、so2、ch4、no2、co、co2等多源头有害气体共存且超标隐患。特别是当隧道需要穿越复杂地质构造，工程扰动致使围岩构造裂隙发育加剧，增大有害气体溢出的风险。如果无法实时且精准的超前探测工作面前方有害气体的运移通道、种类及浓度，制定有效的封堵措施，会导致有害气体渗出，威胁施工人员的生命安全。
3.公开号为cn212027767u提供的一种孔内可视性气体检测装置，包括伸缩杆，所述伸缩杆的内部设有胶管，所述胶管的一端连通有气体检测仪，所述伸缩杆的一端安装有蓝牙摄像头，所述伸缩杆的一端位于所述蓝牙摄像头的两侧均固定连接有固定块，两个所述固定块的一侧均螺纹连接有螺纹杆，两个所述螺纹杆相邻的一端均转动连接有轴承，在使用的过程中，利用摄像头录像功能，在伸缩杆上安装摄像头和气体检测仪，很好的解决了超前钻孔内气体检测与围岩情况判识。上述现有技术通过抽取孔内气体，通过综合检测分析工作面超前段(钻孔深度)范围内的气体的种类以及混合后的平均气体浓度，不能精确探明前方不同区段、位置溢出的有害气体种类、浓度，不能分析出有害气体的集中溢散区域，对隧道制定经济有效的封堵、净化方案参考意义较小。此外，现有技术只能探明整个钻孔内有害气体溢出种类和平均浓度，尽管能确定有害气体是否超标，但无法准确定位封堵后依然存在气体溢出的精确区段，不能对二次补强封堵方案设计提供依据。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种隧道围岩有害气体快速分段探测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种隧道围岩有害气体快速分段探测装置，包括伸缩杆组件和探测机构，所述探测机构设置在伸缩杆组件的端部，其中：
7.所述探测机构包括支撑杆、气体检测组件和柔性封堵组件，所述气体检测组件设置在支撑杆上，而气体检测组件的两侧各设有一柔性封堵组件用于对巷道进行封堵，其中气体检测组件内设有气体传感器。
8.优选的，所述柔性封堵组件包括扩缩机构、弹性密封布、封堵气囊、气管和气泵，所述扩缩机构设置在支撑杆上，弹性密封布设置在扩缩机构上，进而根据巷道的孔径由扩缩机构带动弹性密封布呈伞状伸缩以适应不同孔径，所述封堵气囊与弹性密封布连接，两个
柔性封堵组件内的两个封堵气囊通过气管连通，而其中一个封堵气囊与气泵连通。
9.优选的，所述扩缩机构包括滑轨、滑动架、连接架、扩缩臂和连接臂，所述滑轨固套在支撑杆上，所述滑动架配合安装在滑轨上，连接架固套在支撑杆上，所述扩缩臂铰接在连接架上，所述连接臂的一端与滑动架铰接，另一端与扩缩臂铰接。
10.优选的，所述扩缩机构还包括螺纹套筒和螺杆，所述螺杆转动安装在连接架上，螺纹套筒设置在滑动架上，其中螺杆贯穿过螺纹套筒并与螺纹套筒之间形成螺纹连接。
11.优选的，所述弹性密封布的内壁贴合在扩缩臂上。
12.优选的，所述伸缩杆组件由相互对接的加长杆组成，而相邻两加长杆之间通过螺纹副连接。
13.优选的，所述支撑杆与加长杆对接。
14.优选的，所述气体传感器通过回转架安装在支撑杆上，而回转架上套设有环形滤网。
15.一种隧道围岩有害气体快速分段探测方法，包括以下步骤：
16.s1，在隧道掌子面或者想要检测有害气体封堵效果的位置，用勘探钻机钻出略大于探测装置的孔洞；
17.s2，将加长杆相互对接进而组成伸缩杆组件，而后再转动螺杆使得滑动架沿着滑轨平移，此时连接臂随之平移，那么连接臂带动扩缩臂翻转，扩缩臂带动弹性密封布撑开或收缩以适应当前孔洞尺寸；
18.s3，将支撑杆与s2中相互对接的加长杆连接；
19.s4，将探测机构深入至孔洞内；
20.s5，探测机构到达有害气体的待测区域时停止推动加长杆，此时气泵向与其连通的封堵气囊充气，那么在气管的作用下两个封堵气囊同时被充起，进而与孔洞内的围岩内壁接触，达到密封待测区域的效果；
21.s6，当气体传感器传回所测数据后气泵抽出封堵气囊内的气体，而后再将探测机构伸入或抽回至下一待测位置，接着再对封堵气囊进行充气以此来封堵围岩，进而实现分段检测。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.本发明通过柔性封堵组件对巷道进行封堵，适用于不同形态、大小的钻孔中有害气体含量，在探测过程中根据实际需求，实现分区、分段的可视化有害气体实时探测，有助于分段探明有害气体运移通道的分布、工作面前方不同区段的有害气体种类及浓度、有害气体的集中溢散区段及隧道掘进过程有害气体的源头，从而为制定有效的封堵防治及净化措施提供参考。
附图说明
24.图1为本发明整体结构的示意图；
25.图2为本发明中探测机构的三维示意图；
26.图3为本发明中气体检测组件的三维示意图；
27.图4为本发明中扩缩机构的三维示意图；
28.图5为本发明在探测巷道时的工作示意图。
29.图中：1伸缩杆组件、2探测机构、11加长杆、21支撑杆、22气体检测组件、23扩缩机构、24弹性密封布、25封堵气囊、26气管、27气泵、221气体传感器、222回转架、223环形滤网、231滑轨、232滑动架、233连接架、234扩缩臂、235连接臂、236螺纹套筒、237螺杆、100围岩、101巷道。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例：
32.请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：
33.一种隧道围岩有害气体快速分段探测装置，包括伸缩杆组件1和探测机构2，其中：
34.探测机构2设置在伸缩杆组件1的端部，伸缩杆组件1由相互对接的加长杆11组成，而相邻两加长杆11之间通过螺纹副连接，进而根据待测区域的深度合理的选择加长杆11的数量，使得探测机构2能够伸入至待测位置；
35.探测机构2包括支撑杆21、气体检测组件22和柔性封堵组件，支撑杆21与加长杆11对接，而连接的方式选用螺纹连接或者其他可装卸的连接方式，气体检测组件22设置在支撑杆21上，而气体检测组件22的两侧各设有一柔性封堵组件用于对巷道进行封堵，柔性封堵组件包括扩缩机构23、弹性密封布24、封堵气囊25、气管26和气泵27，扩缩机构23设置在支撑杆21上，弹性密封布24设置在扩缩机构23上，进而根据巷道的孔径由扩缩机构23带动弹性密封布24呈伞状伸缩以适应不同孔径，封堵气囊25与弹性密封布24连接，当弹性密封布24实现扩缩时封堵气囊25随之形变，两个柔性封堵组件内的两个封堵气囊25通过气管26连通，进而保证充放气同步，而其中一个封堵气囊25与气泵27连通，气体检测组件22内的气体传感器221通过回转架222安装在支撑杆21上，而回转架222上套设有环形滤网223。
36.作为优选的实施例，扩缩机构23包括滑轨231、滑动架232、连接架233、扩缩臂234、连接臂235、螺纹套筒236和螺杆237，滑轨231固套在支撑杆21上，滑动架232配合安装在滑轨231上并在滑轨231的中心轴线上形成移动副，连接架233固套在支撑杆21上，扩缩臂234铰接在连接架233上，连接臂235的一端与滑动架232铰接，另一端与扩缩臂234铰接，螺杆237转动安装在连接架233上，螺纹套筒236设置在滑动架232上，其中螺杆237贯穿过螺纹套筒236并与螺纹套筒236之间形成螺纹连接，弹性密封布24的内壁贴合在扩缩臂234上。
37.作为优选的实施例，滑动架232和连接架233均为回转形，而扩缩臂234为阵列设置，进而保证对弹性密封布24的支撑效果。
38.作为优选的实施例，气体传感器221用于检测h2s、so2、ch4、no2、co、co2等气体的浓度，或者单独测量某一种有害气体，也就是说回转架222上设有单个或者多个气体传感器221。
39.一种隧道围岩有害气体快速分段探测方法，包括以下步骤：
40.s1，在隧道掌子面或者想要检测有害气体封堵效果的位置，用勘探钻机钻出略大于探测装置的孔洞；
41.s2，将加长杆11相互对接进而组成伸缩杆组件1，而后再转动螺杆237使得滑动架232沿着滑轨231平移，此时连接臂235随之平移，那么连接臂235带动扩缩臂234翻转，扩缩臂234带动弹性密封布24撑开或收缩以适应当前孔洞尺寸；
42.s3，将支撑杆21与s2中相互对接的加长杆11连接；
43.s4，将探测机构2深入至孔洞内，以附图5作为示例来说，就是将探测机构2深入至围岩100内的巷道101中；
44.s5，探测机构2到达有害气体的待测区域时停止推动加长杆11，此时气泵27向与其连通的封堵气囊25充气，那么在气管26的作用下两个封堵气囊25同时被充起，进而与孔洞内的围岩内壁接触，达到密封待测区域的效果；
45.s6，当气体传感器221传回所测数据后气泵27抽出封堵气囊25内的气体，而后再将探测机构2伸入或抽回至下一待测位置，接着再对封堵气囊25进行充气以此来封堵围岩，进而实现分段检测。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。