【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿井下安全，特别提供了一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法。
技术介绍
1、煤矿生产过程中受诸多危险因素影响，会发生多种多样制约煤矿安全生产的难题，其中工作面低氧问题越来越突出。正常空气中氧气含量为20.9％，但在各种复杂条件的影响下，矿井回采工作面尤其是上隅角区域氧气浓度会降低，《煤矿安全规程》规定“采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20％”，氧气浓度过低就会影响人的健康，甚至造成缺氧窒息死亡。
2、研究表明，空气中的氧气浓度为17％时，人员工作会引起呼吸困难等症状；氧气浓度为15％时，人员会呼吸急促，主观意识减弱并逐渐失去劳动能力；氧气浓度为10％～12％时，人员失去理智，时间稍长会危及生命；氧气浓度为6％～9％时，人员会呼吸停止并可能导致死亡。
3、回采工作面上隅角低氧原因分析：
4、(1)工作面采空区顶板垮落产生裂隙与上覆煤层采空区(或地面裂隙)导通，受工作面负压通风及气体自重影响，上覆煤层采空区内低氧气体下泄至本煤层采空区并向上隅角区域富集造成低氧；
5、(2)煤层气体内包含氮气、二氧化碳、瓦斯等气体，受采动影响卸压释放随风流向上隅角区域富集造成低氧；
6、(3)工作面采空区遗煤氧化消耗氧气，产生二氧化碳、一氧化碳等气体，在采空区漏风影响下向上隅角区域富集造成低氧；
7、(4)工作面为防止煤层自燃，会由进风侧向采空区内注入氮气，在采空区漏风影响下向上隅角区域富集造成低氧；
8、(5)大采高综放工作面生产强度大，落煤时采
9、回采工作面上隅角低氧治理措施包括均压通风、上下隅角构筑通挡风墙、上隅角设置引流风障、上隅角安设抽采风机、封堵井上下裂隙、调节工作面风量、提高回采率减少采空区遗煤等措施，上述措施主要是减少漏风减少采空区低氧气体的产生，但存在较多的问题。例如均压通风治理上隅角低氧，煤层埋藏较浅时均压通风受大气压力变化影响较大，在气压变化时需及时调节工作面风机、风窗等通风实施，管理难度大且效率低。因此需要一种安全高效的低氧治理方案。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，包括以下步骤：
3、步骤1，在工作面取煤样测定煤层原始气体含量，确定原始气体中各气体的组分；
4、步骤2，根据步骤1原始气体中各气体的组分测定结果结合回采工作面情况，计算确定回采工作面气体涌出量，根据原始气体中各气体的组分确定需解决的有害气体涌出量；
5、有害气体包括二氧化碳、一氧化碳、氮气。
6、步骤3，根据步骤2中有害气体涌出量结果选择采用低负压抽采的治理方法治理回采工作面上隅角低氧问题；
7、步骤4，根据步骤2确定的有害气体涌出量、步骤3确定的治理方法确定回采工作面上隅角区域的有害气体抽采量；
8、步骤5，根据步骤4中确定的有害气体抽采量计算抽采管路的内径；
9、所述抽采管路包括进气抽采管路和出气抽采管路所述进气抽采管路的一端置于回风巷的上隅角区域，且进气抽采管路与出气抽采管路之间装配有抽采泵站。
10、抽采管路的内径计算公式为：
11、
12、式中：
13、d——抽采管路内径，m；
14、ql——标准状态下抽采管路内混合气体流量，m3/min；
15、v——经济流速，m/s，范围为5m/s～12m/s。
16、步骤6，根据步骤4中确定的有害气体抽采量、步骤5中确定的抽采管路的内径并结合矿井现场实际情况所需的抽采管路长度计算抽采系统的管路阻力；
17、所述抽采系统包括抽采管路和抽采泵站，所述抽采泵站的内部装配有抽采泵和电机，所述进气抽采管路的另一端连接到抽采泵，所述抽采泵站设置于回风巷的外侧，所述抽采泵装配于电机的输出端，所述出气抽采管路的一端连接到抽采泵。
18、抽采系统的管路摩擦阻力的计算公式为：
19、
20、式中：
21、h——摩擦阻力，pa；
22、△——抽采管路内壁的当量绝对粗糙度，mm；
23、d——抽采管路内径，m；
24、v0——标准状态下的混合气体运动黏度，m2/s；
25、q0——标准状态下的混合气体流量，m3/h；
26、l——抽采管路长度，m；
27、ρ——抽采管路内混合气体密度，kg/m3；
28、p0——标准大气压力，101.325kpa；
29、p——抽采管路内气体的绝对压力，pa；
30、t——抽采管路中的气体温度为t时的绝对温度，k；
31、t0——标准状态下绝对温度，k；
32、抽采系统的管路阻力的计算公式为：
33、hz＝(hr+hc)×kx；
34、hr＝hrm+hrj+hkf；
35、hc＝hcm+hcj+hcz；
36、式中：
37、hz——抽采系统的管路阻力，pa；
38、hr——抽采系统服务年限内入口侧负压段最大阻力损失，pa；
39、hc——抽采系统出口侧正压段管路阻力损失，pa；
40、kx——抽采系统压力富余系数，取1.2～1.8；
41、hrm——进气抽采管路最大摩擦阻力，pa；
42、hrj——进气抽采管路局部阻力，pa，取进气抽采管路最大摩擦阻力的10％～20％；
43、hkf——井下抽采钻孔的设计孔口负压，pa；
44、hcm——出气抽采管路最大摩擦阻力，pa；
45、hcj——出气抽采管路局部阻力，pa，取出气抽采管路最大摩擦阻力的10％～20％；
46、hcz——出气抽采管路出口正压，pa。
47、所述井下抽采钻孔的设计孔口负压在高负压系统取13.0kpa，在低负压系统取5.0kpa。
48、步骤7，根据步骤4、步骤5、步骤6确定的有害气体抽采量、抽采管路的内径、抽采系统的管路阻力的数据计算抽采泵的流量，根据计算流量选择满足计算流量的抽采泵型号、电机型号；
49、抽采系统标况流量计算公式为：
50、
51、式中：
52、qb——标准状态下抽采泵的计算流量，m3/min；
53、qs——抽采系统设计抽采量，m3/min；
54、cr——抽采泵入口处预计的气体浓度，％；
55、ηb——抽采泵的机械效率，％，取80％；
56、kl——抽采系统流量富余系数，取1.2～1.8；
57、抽采泵工况流量计算公式为：...
【技术保护点】
1.一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：所述步骤2中，有害气体包括二氧化碳、一氧化碳、氮气。
3.根据权利要求1中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所述步骤5中，所述抽采管路包括进气抽采管路和出气抽采管路所述进气抽采管路的一端置于回风巷的上隅角区域，且进气抽采管路与出气抽采管路之间装配有抽采泵站。
4.根据权利要求1中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所述步骤5中，抽采管路的内径计算公式为：
5.根据权利要求3中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所述步骤6中，所述抽采系统包括抽采管路和抽采泵站，所述抽采泵站的内部装配有抽采泵和电机，所述进气抽采管路的另一端连接到抽采泵，所述抽采泵站设置于回风巷的外侧，所述抽采泵装配于电机的输出端，所述出气抽采管路的一端连接到抽采泵。
6.根据权利要求5中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所
7.根据权利要求6中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：所述井下抽采钻孔的设计孔口负压在高负压系统取13.0kPa，在低负压系统取5.0kPa。
8.根据权利要求5中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所述步骤7中，抽采系统标况流量计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：所述步骤2中，有害气体包括二氧化碳、一氧化碳、氮气。
3.根据权利要求1中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所述步骤5中，所述抽采管路包括进气抽采管路和出气抽采管路所述进气抽采管路的一端置于回风巷的上隅角区域，且进气抽采管路与出气抽采管路之间装配有抽采泵站。
4.根据权利要求1中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所述步骤5中，抽采管路的内径计算公式为：
5.根据权利要求3中所述的一种矿井回采工作面上隅角低氧治理方法，其特征在于：在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永涛，李杰，张云峰，陈俊涛，左明明，赵豪，聂荣山，邹永洺，张占存，杨刚，王金山，刘思迪，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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