隧道施工通風排煙技術分析研究

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1、隧道施工通風排煙技術分析研究　　摘要：隧道施工通風是隧道施工過程中不可缺少的一項技術。本文從隧道施工中的通風量的確定如手，具體分析了隧道施工通風系統(tǒng)及風流溫度場分析以及隧道施工通風有害氣體控制的仿真結果，值得同行借鑒。關鍵詞：隧道施工通風排煙有害氣體控制　　引言　　隧道施工通風是隧道施工過程中不可缺少的一項技術，在我國東部丘陵、中西部低海拔地區(qū)，隧道施工通風技術的研究主要針對長隧道機械化作業(yè)中的通風、排煙、降塵和稀釋處理內燃設備排放的有毒、有害氣體而展開的。經過近幾十年的努力，已經形成以大風量通風機配合大直徑柔性通風管道和施工

2、環(huán)境綜合治理為特征的長距離軟管通風技術體系?！　∫弧⑺淼朗┕ぶ械耐L量的確定　　隧道施工中的通風量的確定如下，隧道施工中一般應滿足以下幾個條件：保證作業(yè)人員足夠的呼吸空氣、作業(yè)面有害氣體的濃度降低到允許濃度以下、保證最低風速，根據(jù)具體隧道的參數(shù)按以上條件分別計算隧道施工中的通風量，選擇最大值作為隧道施工的通風量，通風機長期處于恒通風量通風，這種方法能耗高、噪聲大?！　《?、隧道施工通風系統(tǒng)及風流溫度場分析　　1.通風量的控制值的確定　　隧道施工通風中的通風量應滿足以下兒個條件：保證作業(yè)人員足夠的呼吸空氣；作業(yè)面有害氣體的濃度降低

3、到允許濃度以下；保證巷道內最低風速不低干0.15M/S.　　為了分析工作面空氣中有害物濃度與通風量的關系，假設：有害物在開挖工作面是均勻散發(fā)的；送風氣流和工作面空氣的混合在瞬間完成；通風風管沿程漏風忽略不計?！　≡隗w積為Vf的開挖工作空間內，有害物源以每秒鐘x的有害物量散發(fā)著，通風系統(tǒng)啟動前工作面空間內空氣中有害物濃度為yl，采用通風稀釋工作面空氣中的有害物，那么在任何一個微小的時間間隔dτ內，工作面得到的有害物量與工作面排出的有害物量之差應等于整個工作空間內增加的有害物量，即：　　從此模型中可以總結出，在邊界條件和實際情況不

4、變的條件下，有害物濃度的變化只受風機的通風量的影響。因此通過傳感器測得一氧化碳的濃度就可以給定通風量的控制值。　　2.隧道風流溫度場分析　　作以下基本假設：隧道及風筒內風流遵循理想氣體狀態(tài)方程式；隧道的形狀、斷面面積、圍巖性質和隧道坡度等保持不變；隧道圍巖的熱力學參數(shù)為常值?！　∷淼篮惋L筒的長度遠大于橫斷面尺寸，研究隧道洞內環(huán)境氣體溫度場沿隧道深度方向的變化規(guī)律，因隧道沿長度方向橫斷面尺寸不變、施工方法不變，且假設熱源散發(fā)的散熱量與空氣為瞬間混合，所以將隧道和風筒內氣體三維空間的流動作為沿著隧道軸向的一維流動來研究，簡化為不可

5、壓縮的一維穩(wěn)定流動。　　根據(jù)相關模型得出微分方程組，根據(jù)隧道開挖的長度，進行遞推的，就可以推出風管到工作面處風流的溫度，并得出工作面的工作空間的環(huán)境溫度，依據(jù)結果進行相應的蒸汽調節(jié)閥調節(jié)，使溫度達到控制要求范圍內?！　∪⑺淼朗┕ねL有害氣體控制的仿真結果　　本論文以某隧道施工參數(shù)為例，在總的仿真程序中主要設計了模糊控制系統(tǒng)。本論文模擬了有害物的散發(fā)量x的三種情況，分別比較模糊控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方法的優(yōu)劣。隧道工作面處沒有有害物散發(fā)源，等有害物濃度到100mg/m3以下，人員開始進洞工作，有害物散發(fā)量的峰值設在75—100mi

6、n處，在200min處產生又一個循環(huán)的爆破，如此循環(huán)。改變有害物散發(fā)量出現(xiàn)高峰的時刻，使高峰期向右平行移動20min，觀察控制系統(tǒng)能否控制隧道施工的通風機的風量。選擇一種極端的情況，即有害物散發(fā)量一直比較恒定，希望通過仿真技術檢驗模糊控制系統(tǒng)能否有效的工作，使污染物濃度在允許最大值下的小范圍波動；且通風量不能小于隧道施工最低風速要求?！　♂槍λ淼朗┕ねL三種不同的有害物散發(fā)量，以下將對三種控制方法的仿真結果進行綜合、比較。模糊控制結果：無論有害物散發(fā)量x的值大小如何，Co的濃度都能很好地控制在允許值之內，而且盡量的接近最大值，

7、最終實現(xiàn)降低能耗的目的。改變有害物散發(fā)量出現(xiàn)高峰的時刻，使高峰期向右即滯后平行移動20min，從兩種控制方法的效果看出：模糊控制系統(tǒng)完全能夠準確地獲取x的信息，并綜合反應反饋信息，有效地實施控制，順利完成在任何時刻對污染濃度控制的要求以及隧道施工通風最低風速的要求。其它兩種控制方法的仿真結果與第一種列出的狀況相似，控制效果同樣不及模糊控制結果理想。有害物散發(fā)量一直比較恒定，整體的控制效果依然達到了預先設計的目標，污染物既不超標，也不過分低于允許值。在有害物濃度值低于一定值時，通風量一直是最低風速確定的風量。而傳統(tǒng)的控制卻風量始

8、終處于最大，雖然能滿足控制要求，但耗能很大。　　四、結論　　由于通風溫度場和流場都是非線性復雜體，建立的計算模型經過了一些簡化和假設，其中有些假設與客觀實際有一定的差距，所選參數(shù)、初始條件和邊界條件也有一定的理論誤差。但是從總體上說，將模糊控制技術應用在凍土隧道施工通風中建立