对于不同的不良地质条件,应采取不同的超前地质预报方法,并提供相应的预报内容,以达到预报的目的。
(一)断层预报
1.断层出现前兆标志
断层出现前兆标志一般有:节理组数急剧增加;岩层牵引褶皱的出现;岩石的强度明显降低;压碎岩、碎裂岩、断层角砾岩等的出现;临近富水断层前断层下盘泥岩、页岩等隔水岩层明显湿化、软化,或出现淋水和其他涌突水现象。
2.预报方法
断层预报应探明断层的主要性质、产状、富水情况、在隧道中的分布位置,断层破碎带的规模、物质组成等,并分析其对隧道的危害程度。断层预报应以地质调查法为基础,以弹性波反射法和地质雷达法探测为主,必要时采用高分辨直流电法、瞬变电磁法、红外探测法探测断层带地下水的发育情况并采用超前钻探法验证。断层预报可按以下步骤进行:
(1)根据区域地质资料、工程地质平面图与纵断面图及必要的补充地质调查,用隧道内地质素描、断层趋势分析等手段进一步核实断层的性质、产状、位置与规模等。
(2)采用弹性波反射法确定断层在隧道内的大致位置和宽度。
(3)必要时采用高分辨直流电法、瞬变电磁法、红外探测法探测断层带地下水的发育情况。
(4)必要时采用超前钻探预报断层的确切位置和规模、破碎带的物质组成及地下水的发育情况等。
(二)岩溶预报
1.大型岩溶出现前兆标志
大型岩溶出现的前兆标志一般有:裂隙、溶隙间出现较多的铁染锈或黏土;岩层明显湿化、软化,或出现淋水现象;小溶洞出现的频率增加,且多有水流、河砂或水流痕迹;钻孔中的涌水量剧增,且夹有泥沙或小砾石;有哗哗的流水声;钻孔中有凉风冒出。
2.预报方法
岩溶预报应探明岩溶在隧道内的分布位置、规模、充填情况及岩溶水的发育情况,分析其对隧道的危害程度。岩溶预报应以地质调查法为基础,以超前钻探法为主,结合多种物探手段进行综合超前地质预报。岩溶预报可按以下步骤进行:
(1)通过分析隧址区岩溶发育的规律,指导超前地质预报工作。
(2)根据隧道内地质素描结果,验证、调整地质复杂程度分级和超前地质预报方案。
(3)根据岩溶发育条件,可采用弹性波反射法进行长、中长距离探测,以探明断层等结构面和规模较大、可足以被探测的岩溶形态;采用高分辨直流电法、红外探测法进行中长、短距离探测,可定性探测岩溶水;采用地质雷达进行短距离探测,以查明岩溶位置、规模和形态。
(4)根据地质复杂程度分级、隧道内地质素描、物探异常带进行超前地质钻探预报和验证,对富水岩溶发育地段,超前地质钻探必须连续重叠式进行;超前钻探揭示岩溶后,应适当加密,必要时采用地质雷达及其他物探手段进行短距离的精细探测,配合钻探查清岩溶规模及发育特征。(www.xing528.com)
(三)煤层瓦斯预报
1.煤层瓦斯出现前兆标志
煤层瓦斯出现的前兆标志一般是:开挖掌子面地层压力增大,鼓壁、深部岩层或煤层的破裂声明显,响煤炮,掉渣,支护严重变形;瓦斯浓度突然增大或忽高忽低,掌子面温度降低,憋闷,有异味等;煤层结构变化明显,层理紊乱,由硬变软,厚度与倾角发生变化,煤由湿变干,光泽暗淡,煤层顶、底板出现断裂、波状起伏等;钻孔时有顶钻、夹钻、顶水、喷孔等动力现象;掌子面发出瓦斯涌出的嘶嘶声,同时带有粉尘;掌子面有移动感。
2.预报法
煤层瓦斯预报应探明煤层分布位置、煤层厚度,测定瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯涌出量、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数等,判定煤的破坏类型,分析判断煤的自燃及煤尘爆炸性、煤与瓦斯突出危险性,评价隧道瓦斯严重程度及对工程的影响,提出技术措施和建议等。煤层瓦斯预报应以地质调查法为基础,以超前钻探法为主,结合多种物探手段进行综合超前地质预报。采用仪器设备必须符合以下要求:
(1)瓦斯地层中的钻探须使用专用防爆钻机。
(2)瓦斯隧道中的物探仪器须为防爆仪器,非防爆仪器应在充分保障探测工作环境安全的前提下经过建设管理部门特许批准使用。
煤层瓦斯预报可按以下步骤进行:
(1)根据区域地质资料、工程地质勘查报告、工程地质平面图与纵断面图、煤层地表钻探资料和必要的补充地质调查,通过地质作图进一步核实煤层的位置与厚度等。
(2)采用物探法确定煤层在隧道内的大致位置和厚度。
(3)采用洞内地质素描,利用地层层序、地层厚度、标志层和岩层产状等,通过作图分析,确定煤层的里程位置。
(4)接近煤层前,必须对煤层位置进行超前钻探,标定各煤层的准确位置,掌握其赋存情况及瓦斯状况,具体要求如下:
①应在距离煤层15～20m(垂距)处的开挖掌子面上钻1个超前钻孔,初探煤层位置;
②应在距初探煤层位置10m(垂距)处的开挖掌子面上钻3个超前钻孔,分别探测开挖掌子面前方上部及左右部位的煤层位置,并采取煤样和气样进行物理、化学分析和煤层瓦斯参数测定,在现场进行瓦斯及天然气含量、涌出量、压力等测试工作;按各孔见煤、出煤点计算煤层厚度、倾角、走向及与隧道的关系,并分析煤层顶、底板岩性;掌握并收集钻孔过程中的瓦斯动力现象。
(5)穿越煤层前应进行瓦斯突出危险性预测,并应符合以下规定:
①根据围岩强度和预计瓦斯压力确定掌子面距突出煤层的安全距离,在煤层垂距不小于安全距离处的开挖掌子面进行瓦斯突出危险性预测。
②瓦斯突出危险性预测应从瓦斯压力法、综合指标法、钻屑指标法、钻孔瓦斯涌出初速度法、“R”指标法五种方法中选出两种方法,相互验证,其中有任何一项指标超过临界值表,该开挖掌子面即为有突出危险掌子面;其预测时的临界指标应根据实测数据确定,当无实测数据时,可参照表4.7-1中所列出的危险性临界值;钻孔过程中出现顶钻、夹钻、喷孔等动力现象时,应视开挖掌子面为突出危险掌子面。
表4.7-1 突出危险性预测指标临界值
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