摘要：隧道施工通风是隧道施工过程中不可缺少的一项技术。本文从隧道施工中的通风量的确定如手，具体分析了隧道施工通风系统及风流温度场分析以及隧道施工通风有害气体控制的仿真结果，值得同行借鉴。
关键词：隧道施工 通风排烟 有害气体控制
引言
隧道施工通风是隧道施工过程中不可缺少的一项技术，在我国东部丘陵、中西部低海拔地区，隧道施工通风技术的研究主要针对长隧道机械化作业中的通风、排烟、降尘和稀释处理内燃设备排放的有毒、有害气体而展开的。经过近几十年的努力，已经形成以大风量通风机配合大直径柔性通风管道和施工环境综合治理为特征的长距离软管通风技术体系。
一、隧道施工中的通风量的确定
隧道施工中的通风量的确定如下，隧道施工中一般应满足以下几个条件：保证作业人员足够的呼吸空气、作业面有害气体的浓度降低到允许浓度以下、保证最低风速，根据具体隧道的参数按以上条件分别计算隧道施工中的通风量，选择最大值作为隧道施工的通风量，通风机长期处于恒通风量通风，这种方法能耗高、噪声大。
二、隧道施工通风系统及风流温度场分析
1.通风量的控制值的确定
隧道施工通风中的通风量应满足以下儿个条件：（1）保证作业人员足够的呼吸空气；（2）作业面有害气体的浓度降低到允许浓度以下；（3）保证巷道内最低风速不低干0. 15M/S.
为了分析工作面空气中有害物浓度与通风量的关系，假设：（1）有害物在开挖工作面是均匀散发的；（2）送风气流和工作面空气的混合在瞬间完成；（3）通风风管沿程漏风忽略不计。
在体积为Vf的开挖工作空间内，有害物源以每秒钟x的有害物量散发着，通风系统启动前工作面空间内空气中有害物浓度为yl，采用通风稀释工作面空气中的有害物，那么在任何一个微小的时间间隔dτ内，工作面得到的有害物量（即有害物源散发的有害物量和送风空气带入的有害物量）与工作面排出的有害物量（排出空气带走的有害物量）之差应等于整个工作空间内增加（或减少）的有害物量，即：
从此模型中可以总结出，在边界条件和实际情况不变的条件下，有害物浓度的变化只受风机的通风量的影响。因此通过传感器测得一氧化碳的浓度就可以给定通风量的控制值。
2.隧道风流温度场分析
作以下基本假设：（1）隧道及风筒内风流遵循理想气体状态方程式；（2）隧道的形状、断面面积、围岩性质和隧道坡度等保持不变；（3）隧道围岩的热力学参数（对流换热系数、比热）为常值。
隧道和风筒的长度远大于横断面尺寸，研究隧道洞内环境气体温度场沿隧道深度方向的变化规律，因隧道沿长度方向横断面尺寸不变、施工方法不变，且假设热源散发的散热量与空气为瞬间混合，所以将隧道和风筒内气体三维空间的流动作为沿着隧道轴向的一维流动来研究，简化为不可压缩的一维稳定流动。
根据相关模型得出微分方程组，根据隧道开挖的长度，进行递推的，就可以推出风管到工作面处风流的温度，并得出工作面的工作空间的环境温度，依据结果进行相应的蒸汽调节阀调节，使温度达到控制要求范围内。
三、隧道施工通风有害气体控制的仿真结果
本论文以某隧道施工参数为例，在总的仿真程序中主要设计了模糊控制系统。本论文模拟了有害物的散发量x的三种情况，分别比较模糊控制系统与传统控制方法的优劣。（1）隧道工作面处没有有害物散发源，等有害物浓度到100 mg/m3以下，人员开始进洞工作，有害物散发量的峰值设在75—100 min处，在200 min处产生又一个循环的爆破，如此循环。（2）改变有害物散发量出现高峰的时刻，使高峰期向右平行移动20min，观察控制系统能否控制隧道施工的通风机的风量。（3）选择一种极端的情况，即有害物散发量一直比较恒定，希望通过仿真技术检验模糊控制系统能否有效的工作，使污染物浓度在允许最大值下的小范围波动；且通风量不能小于隧道施工最低风速要求。
针对隧道施工通风三种不同的有害物散发量，以下将对三种控制方法的仿真结果进行综合、比较。（第一种情况）模糊控制结果：无论有害物散发量x的值大小如何，Co的浓度都能很好地控制在允许值之内，而且尽量的接近最大值，最终实现降低能耗的目的。（第二种情况）改变有害物散发量出现高峰的时刻，使高峰期向右即滞后平行移动20 min，从两种控制方法的效果看出：模糊控制系统完全能够准确地获取x的信息，并综合反应反馈信息（有害物Co浓度的变化），有效地实施控制，顺利完成在任何时刻对污染浓度控制的要求以及隧道施工通风最低风速的要求。其它两种控制方法的仿真结果与第一种列出的状况相似，控制效果同样不及模糊控制结果理想。（第三种情况）有害物散发量一直比较恒定（极端情况），整体的控制效果依然达到了预先设计的目标，污染物既不超标，也不过分低于允许值。在有害物浓度值低于一定值时，通风量一直是最低风速确定的风量。而传统的控制却风量始终处于最大，虽然能满足控制要求，但耗能很大。
四、结论
由于通风温度场和流场都是非线性复杂体，建立的计算模型经过了一些简化和假设，其中有些假设与客观实际有一定的差距，所选参数、初始条件和边界条件也有一定的理论误差。但是从总体上说，将模糊控制技术应用在冻土隧道施工通风中建立智能控制系统是可行的，具有自动化水平高、节约能耗等特点，有很好的实际应用价值。
参考文献：
[1]刘曙光，魏俊民，竺志超.模糊控制技术[M].中国纺织出版社，2001.18—102.
[2]李友善，李军。模糊控制理论及其在过程控制中的应用[M].国防工业出版社，1999.