瓦斯管交流講座

中煤科工集團重慶研究院礦用新材料研究所

科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項資金項目礦用聚乙烯瓦斯抽放管道

序言概況管材分析比較管材生產(chǎn)流程管材連接方式管材性能測試管材規(guī)格說明安全警示管材尺寸及重量管材的運輸、儲存和裝卸安裝規(guī)范使用要求系統(tǒng)試驗1、序言

目前，我國煤炭行業(yè)瓦斯災害突出，安全形勢十分嚴峻，社會以及政府對安全生產(chǎn)越來越重視，對煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)的建設也要求得越來越嚴格。隨著國家發(fā)改委[2005]1137號文的普及宣傳及貫徹執(zhí)行，玻璃鋼管道將被逐步淘汰出瓦斯抽放管路。隨著科技宣傳的深入，聚乙烯塑料管道在煤礦的應用也會逐步得到普及，煤礦對具有可靠安全性能的聚乙烯瓦斯管道的需求量也將逐步增大。

國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)煤礦瓦斯治理與利用總體方案的通知（發(fā)改能源[2005]1137號）2005/07/14二、加大投入，完善安全系統(tǒng)與裝備（二）完善瓦斯抽采系統(tǒng)按照“大流量、多抽泵，大管徑、多回路”的原則完善瓦斯抽采系統(tǒng)。泵和管網(wǎng)的能力要留有足夠的富裕系數(shù)，泵的裝機能力應為需要抽采能力的2～3倍。選擇高負壓大流量水環(huán)式真空泵，配齊配全各類抽采鉆機和必要的移動抽采泵，逐步淘汰玻璃鋼瓦斯抽采管路。瓦斯利用礦井應根據(jù)不同的抽采方法和抽采瓦斯的濃度，實現(xiàn)分系統(tǒng)抽采，既滿足安全需要，又符合利用要求。

礦用阻燃抗靜電聚乙烯塑料瓦斯抽放管是重慶煤科院承擔的2002年度科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項資金項目，是重慶煤科院依靠自身科技實力，從材料到成品完全自主研發(fā)成功的。本項目已通過國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局組織的科技成果鑒定。其中“煤礦用聚乙烯抽放瓦斯管的材料”已獲得國家發(fā)明專利(專利號ZL200510020510.6)。本產(chǎn)品依據(jù)標準MT558.1-2005及AQ1071-2009制造。本產(chǎn)品具有以下優(yōu)點：耐沖擊、耐腐蝕、阻燃、永久抗靜電、耐老化、重量輕、抗爆炸沖擊、使用壽命長、安裝效率高、維護費用極低；安全可靠、不會產(chǎn)生切割、摩擦火花。2煤礦用聚乙烯瓦斯抽放管道概況鋼管、玻璃鋼管、聚乙烯瓦斯抽放管的性能比較

管材類別項目無縫鋼管玻璃鋼管聚乙烯瓦斯抽放管外觀內(nèi)外表面較光滑、平整內(nèi)外表面平整度差、較粗糙內(nèi)外表面平整、光滑抗沖擊韌性好較差很好施工安裝笨重、不方便質(zhì)輕、較方便質(zhì)輕、管材有一定柔性、可適當彎曲、安裝使用很方便耐腐蝕性

差好好使用維護需要定期的防腐處理維護不需要維護不需要維護健康及環(huán)保性能

玻璃纖維易露出表面，會刺激人體皮膚或呼吸器官；為熱固性材料，廢棄物不可回收，造成環(huán)境污染不含對人體有害物質(zhì)、不影響健康；為熱塑性材料，廢棄物可回收利用，對環(huán)境友好。3管材性能分析比較4聚乙烯（PE）瓦斯管生產(chǎn)流程

聚乙烯瓦斯抽放管專用料生產(chǎn)工藝流程瓦斯管專用料除濕干燥機烘干真空上料機加料擠出機

塑化

口模

擠出管坯真空定徑箱

冷卻定型噴淋箱管材冷卻履帶牽引機牽引計長輪測量管材長度行星切割機管材定長切割檢驗員

檢測隨機抽樣出廠檢驗管材外觀及尺寸合格管材包裝入庫

管材生產(chǎn)工藝流程

瓦斯管道專用料生產(chǎn)線聚乙烯瓦斯抽放管道擠出生產(chǎn)線

聚乙烯瓦斯抽放管道專用料的烘干聚乙烯瓦斯抽放管道生產(chǎn)線大直徑瓦斯管道生產(chǎn)線管材成品管材的連接方式管材連接部件聚乙烯瓦斯抽放管四通管件管件半成品管端發(fā)蘭焊接聚乙烯抽放瓦斯管道連接制作

5聚乙烯瓦斯抽放管道主要性能指標序號項目MT558.1-2005標準要求值典型數(shù)據(jù)值1拉伸強度（MPa）≥9.0182斷裂伸長率（%）≥3003803落錘沖擊公稱外徑小于160mm:落錘高度2m，錘重2㎏，10根試樣中9根無裂縫，無破壞;公稱外徑大于或等于160mm:落錘高度2m，錘重3㎏,10根試樣中9根無裂縫，無破壞合格4扁平壓至內(nèi)徑重合無裂紋、無破壞合格5液壓試驗按環(huán)向應力9MPa根據(jù)備注中公式計算試驗壓力，在試驗壓力下保壓100h,無滲漏、無破壞；合格6內(nèi)外表面電阻的算術(shù)平均值（Ω）≤1×106

3×1037酒精噴燈有焰燃燒時間6條試樣算術(shù)平均值（s）≤3

1.18酒精噴燈有焰燃燒時間單條最大值（s）≤101.59酒精噴燈無焰燃燒時間6條試樣算術(shù)平均值（s）≤20010酒精噴燈無焰燃燒時間單條最大值（s）≤600AQ1071-2009新增技術(shù)要求序號項目標準要求值典型數(shù)據(jù)1環(huán)剛度≥16KN/m224KN/m22耐負壓性能0.097MPa負壓力，保持100h，不吸扁、不破壞合格3耐老化性能（70℃，168h熱老化）管材經(jīng)老化試驗后，落錘沖擊性能、阻燃性能、抗靜電性能合格合格聚乙烯抽放瓦斯管道專用料抗靜電測試

聚乙烯抽放瓦斯管道專用料阻燃測試

聚乙烯抽放瓦斯管專用料拉伸測試聚乙烯瓦斯抽放管道抗靜電檢測

聚乙烯瓦斯抽放管道阻燃測試

聚乙烯瓦斯抽放管道扁平測試

（管材試樣壓至內(nèi)徑重合時無破裂）

聚乙烯瓦斯抽放管試樣扁平試驗后出現(xiàn)彈性恢復（無破裂）管材液壓性能測試聚乙烯抽放瓦斯管瓦斯爆炸試驗瓦斯爆炸前的聚乙烯瓦斯抽放管道經(jīng)歷了四次瓦斯爆炸后的聚乙烯瓦斯抽放管完好無損6管材規(guī)格說明

規(guī)格型號PE-KW0.8/160（MPE80）代表意義PE:材質(zhì)為聚乙烯KW:用途為礦用瓦斯抽放KM:煤礦井下用瓦斯抽放、水管、風管等等0.8:公稱壓力0.8MPa160:公稱外徑為160㎜MPE80:材料等級，80級MPE100:材料等級，100級7安全警示注意不同用途的聚乙烯管有不同的表面電阻值，使用時不得錯用；應在產(chǎn)品規(guī)定的公稱壓力下使用，不得超壓使用；建議不用作壓力水管8管材的公稱外徑、壓力對應的最小壁厚公稱外徑mm

MPE100

公稱壓力MPa0.60.81.01.251.6最小壁厚mm32----3.040----3.750----4.663---4.75.875--4.55.66.890-4.35.46.78.21104.25.36.68.110.01254.86.07.49.211.41405.46.78.310.312.71606.27.79.511.814.61806.98.610.713.316.42007.79.611.914.718.22258.610.813.416.620.52509.611.914.818.422.728010.713.416.620.625.431512.115.018.723.228.635513.616.921.126.132.240015.319.123.729.436.345017.221.526.733.140.950019.123.929.736.845.456021.426.733.241.250.863024.130.037.446.357.29管材的公稱外徑、壓力對應的每米重量10管材的運輸、儲存和裝卸

儲運時不得受到劃傷、拋摔、劇烈的撞擊、曝曬、雨淋、油污及化學品污染。應水平放置。不得與易燃、易爆品及腐蝕性氣體等混裝。管材的兩端應封堵，防止雜物進入。管材應存放在環(huán)境溫度為（－10～40）℃的庫房內(nèi)，堆放場地應遠離熱源、油污及化學品污染源。堆放場地應地面平整，通風良好。應水平整齊堆放在平整的支撐物上或地面上。堆放高度不宜超過1.5m，當管材捆扎成1m×1m的方捆，并且兩側(cè)加支撐保護時，堆放高度不宜超過3m。管材可以使用吊網(wǎng)、叉車或非金屬繩裝卸，但不能使用可能刮傷管材表面的鏈、鉤、鋼絲等工具。運輸、裝卸時應注意以下事項(1)較重的管材放置在較輕的管材下面。(2)運輸時用柔軟光滑的材料包在卡車邊緣，并有效固定管材，防止在運輸過程中發(fā)生滾動、滑動或磨損。(3)堆放管材時應設置擋塊或支撐，防止管材滾落。(4)管材不能接觸尖銳的物體，防止劃傷管材。11、聚乙烯瓦斯抽放管道的安裝規(guī)范1）煤壁鉆孔、鉆場連接用軟管連接；主管道用法蘭連接。2）安裝時應保持管道在同一直線上，并盡量水平設置管道線路。3）安裝時管道須采用固定支架托住管道或采用鉆孔錨定方式固定在巷道壁上，固定間距按6.4項要求。管道須采用管箍與支架或鉆孔錨定連接。為保護管道，管箍與管道之間須采用橡膠墊等加以保護。管道與固定支架或鉆孔錨定連接處（即管箍位置）不能在法蘭上。彎頭、三通、閥門、放水器、變徑接頭兩側(cè)30cm左右必須設固定管箍加以保護。4）井下巷道安裝固定分以下幾種情況：①水平巷道地面安裝：管路中必須設固定防滑管箍，以防止因熱脹冷縮產(chǎn)生的位移而損壞連接部位，固定間距為25～30m，固定位置一般選擇在每節(jié)管道的中心處。②傾斜巷道地面安裝：管路中必須設固定防滑管箍，以防止因自重和熱脹冷縮產(chǎn)生的縱向滑移而損壞管道。對280以下的斜巷，當管道外徑≤Φ250時，固定間距應取15～20m；當管道外徑>Φ250時，應取10～15m。對280以上的斜巷，間距相應縮短。固定位置一般選擇在每節(jié)管道的中心處。③巷頂和巷壁的懸空安裝：管路中的固定裝置必須牢固，能夠足以支撐管道的重量。管道外徑≤Φ200時，當管長≤6m，每節(jié)管道應設2處固定支撐裝置；當管長>6m，每節(jié)管道應設3處。管道外徑>Φ200時，當管長≤6m，每節(jié)管道應設3處固定支撐裝置；當管長>6m，每節(jié)管道4設處。固定支撐裝置應均勻分布，位置一般選擇在管道中心、連接法蘭兩邊等處。聚乙烯瓦斯抽放管道的安裝規(guī)范5）管道安裝后，公稱外徑較小的管材(≤Φ250)允許有一定的撓曲，以適用于不平坦的地形，撓曲半徑R≥125Φ（Φ為管材公稱外徑）。拐彎處必須用彎頭，不得用直管強制彎曲。6）兩法蘭連接時，要求法蘭和螺栓孔要對中，法蘭面互相平行。按順序緊固螺栓，如圖所示。安裝過程中防止發(fā)生扭曲或過大的拉伸和彎曲，其最大的拉應力不得大于拉伸屈服強度的50%。建議在一小時內(nèi)分三次逐漸緊固螺栓（即重復三次緊固所有螺栓），以消除聚乙烯材料的應力。聚乙烯瓦斯抽放管道的安裝規(guī)范7）抽采鉆場、管路拐彎、低洼、溫度突變處及沿管路適當距離（間距一般為200~300m，最大不超過500m）應設置放水器，以排出管道內(nèi)積水。8）抽采主管、分管、支管及其與鉆場連接處應裝設瓦斯計量裝置。9）井上地面管道采用埋地方式。

①施工應選擇在氣溫變化比較平穩(wěn)的時段，并且應在較短的時間內(nèi)完成管道安裝、瓦斯試抽及埋土回填工作，避免因溫差過大產(chǎn)生熱脹冷縮使管道發(fā)生較大的位移而損壞。如不能保證，管路中就必須設固定防滑管箍，間距20~25m。

②

PE管道的地基宜為無堅硬土石和無鹽類的原土層。溝槽底部應平坦，不含尖銳物，基礎要夯實，避免沉降引起管道損壞。當原土層有堅硬土石和鹽類時，應鋪墊細沙或細土。

③

PE管道的回填材料一般采用挖出的原土，其中不應含有礫石、凍土塊及雜硬物體。管床內(nèi)含有爛泥或位于道路中間經(jīng)常受車輛碾壓時，宜采用粗沙作為回填材料。聚乙烯瓦斯管材的安裝規(guī)范④回填工作應在一天中氣溫最低時進行，在回填過程中，管道下部與管底的空隙處，必須用粗砂或中砂填實，形成有效支撐。用沙土或合乎要求的原土回填管道兩肋，一次回填高度宜為0.1～0.15米，搗實后再回填第二層。⑤最小管頂敷土厚度至少應在土壤冰凍線以下0.3米，且應符合以下規(guī)定：埋設在車行道下時，不宜小于0.8米；埋設在非車行道下時，不宜小于0.6米；埋設在水田下時，不宜小于0.8米。為了保證管道的安全，在回填到管頂以上至少0.3～0.5米范圍內(nèi)，不得用沖擊式壓實機夯實。將法蘭埋在土壤中，應采取防腐蝕措施。聚乙烯瓦斯抽放管道的安裝規(guī)范10）當管道與其他剛性結(jié)構(gòu)連接時，為避免接合處扭曲和移動，須將連接管件處幾個管徑范圍內(nèi)填土并夯實，或設置支撐墊