[实用新型]一种应用于隧道快速钻机的超前地质预报装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于隧道快速钻机的超前地质预报装置。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，特别是基础设施(高速铁路、高速公路)建设得到了突飞猛进的发展，隧道施工的要求更加快速高效，其工作量和工作难度都大大增加。快速钻机在目前的隧道施工中的使用越来越普及，但是现有的快速钻机并不能在快速钻进的过程中同时完成对前方地质情况的准确分析和判断，不具有超前地质预报分析的功能。

在隧道施工中常常遇到长度达数公里或数十公里的大隧道，虽然在前期的勘探设计过程中都进行过相应的地质勘探工作，对施工有一定的指导意义，但由于岩体的复杂性，使得勘察所获得的数据资料与隧道开完后所揭示出来的真实情况往往有较大的偏差。这样在隧道的施工过程中就会有很大的盲目性，施工过程中经常出现难以预料的塌方、冒顶、涌水等事故。而发生事故时，往往造成巨大的设备和财产损失，甚至人员伤亡，而且处理事故的难度往往较大，因此做好超前地质预报是隧道工程建设过程中一项十分重要而有益的工作。目前虽然已有很多的物探法存在，但是仍然不能很好地实现对隧道掌子面深部异常地质情况以及其具体深度位置的准确预报。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是提供操作简便、预报准确的一种应用于隧道快速钻机的超前地质预报装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

本实用新型包括安装在隧道快速钻机上的传感器、可编程控制器PLC、人机交互界面HMI、数据存储装置MEM、安装于数据存储装置上的数据存储卡、以及读卡器和计算机；

所述传感器的输出端接可编程控制器PLC的相应输入端，所述可编程控制器PLC通过通讯总线CANbus分别与人机交互界面HM I和数据存储装置MEM相连接；所述读卡器插入所述计算机的USB接口。

所述传感器包括：钻杆钻进编码器EC1、旋转马达油压变送器PT1、旋转马达流量变送器FT1、冲击压力变送器PT2、推进压力传感器-前PT3、推进压力传感器-后PT4、送水压力变送器PT5、送水流量变送器FT2、排水压力变送器PT6和排水流量变送器FT3。

本实用新型的有益效果是使隧道快速钻机在完成其施工任务的同时具备了超前地质预报的功能；使用本装置完成的超前地质预报与国内其他物探法超前地质预报的方法相比较，能够较准确地给出异常地质情况的具体位置，具有很高的精度。为下一步采取合理的施工方案提供了第一手的可靠的数据资料，能够极大地减少灾害性事故的发生几率，为隧道快速、安全、高效地施工提供了可靠的技术保证，极具市场应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是各传感器与可编程控制器PLC的线路连接图；

图3是本实用新型的工作流程图；

图4是人机交互界面HMI参数监控的屏幕截图；

图5是数据存储卡数据存储配置界面的屏幕截图；

图6是钻杆旋转扭矩与钻孔累计深度之间的关系曲线图；

图7是各传感器在快速钻机油路控制上的分布示意图；

图8是各传感器在快速钻机水路系统上的分布示意图。

具体实施方式

由图1、2所示的实施例可知，它包括安装在隧道快速钻机上的传感器、可编程控制器PLC、人机交互界面HMI、数据存储装置MEM、安装于数据存储装置上的数据存储卡、以及读卡器和计算机；

所述传感器的输出端接可编程控制器PLC的相应输入端，所述可编程控制器PLC通过通讯总线CANbus分别与人机交互界面HMI和数 据存储装置MEM相连接；所述读卡器插入所述计算机的USB接口。

所述传感器包括：钻杆钻进编码器EC1、旋转马达油压变送器PT1、旋转马达流量变送器FT1、冲击压力变送器PT2、推进压力传感器-前PT3、推进压力传感器-后PT4、送水压力变送器PT5、送水流量变送器FT2、排水压力变送器PT6和排水流量变送器FT3。