瓦斯管交流讲座

中煤科工集团重庆研究院矿用新材料研究所

科技部科研院所技术开发研究专项资金项目矿用聚乙烯瓦斯抽放管道

序言概况管材分析比较管材生产流程管材连接方式管材性能测试管材规格说明安全警示管材尺寸及重量管材的运输、储存和装卸安装规范使用要求系统试验1、序言

目前，我国煤炭行业瓦斯灾害突出，安全形势十分严峻，社会以及政府对安全生产越来越重视，对煤矿瓦斯抽放系统的建设也要求得越来越严格。随着国家发改委[2005]1137号文的普及宣传及贯彻执行，玻璃钢管道将被逐步淘汰出瓦斯抽放管路。随着科技宣传的深入，聚乙烯塑料管道在煤矿的应用也会逐步得到普及，煤矿对具有可靠安全性能的聚乙烯瓦斯管道的需求量也将逐步增大。

国家发展改革委关于印发煤矿瓦斯治理与利用总体方案的通知（发改能源[2005]1137号）2005/07/14二、加大投入，完善安全系统与装备（二）完善瓦斯抽采系统按照“大流量、多抽泵，大管径、多回路”的原则完善瓦斯抽采系统。泵和管网的能力要留有足够的富裕系数，泵的装机能力应为需要抽采能力的2～3倍。选择高负压大流量水环式真空泵，配齐配全各类抽采钻机和必要的移动抽采泵，逐步淘汰玻璃钢瓦斯抽采管路。瓦斯利用矿井应根据不同的抽采方法和抽采瓦斯的浓度，实现分系统抽采，既满足安全需要，又符合利用要求。

矿用阻燃抗静电聚乙烯塑料瓦斯抽放管是重庆煤科院承担的2002年度科技部科研院所技术开发研究专项资金项目，是重庆煤科院依靠自身科技实力，从材料到成品完全自主研发成功的。本项目已通过国家安全生产监督管理局组织的科技成果鉴定。其中“煤矿用聚乙烯抽放瓦斯管的材料”已获得国家发明专利(专利号ZL200510020510.6)。本产品依据标准MT558.1-2005及AQ1071-2009制造。本产品具有以下优点：耐冲击、耐腐蚀、阻燃、永久抗静电、耐老化、重量轻、抗爆炸冲击、使用寿命长、安装效率高、维护费用极低；安全可靠、不会产生切割、摩擦火花。2煤矿用聚乙烯瓦斯抽放管道概况钢管、玻璃钢管、聚乙烯瓦斯抽放管的性能比较

管材类别项目无缝钢管玻璃钢管聚乙烯瓦斯抽放管外观内外表面较光滑、平整内外表面平整度差、较粗糙内外表面平整、光滑抗冲击韧性好较差很好施工安装笨重、不方便质轻、较方便质轻、管材有一定柔性、可适当弯曲、安装使用很方便耐腐蚀性

差好好使用维护需要定期的防腐处理维护不需要维护不需要维护健康及环保性能

玻璃纤维易露出表面，会刺激人体皮肤或呼吸器官；为热固性材料，废弃物不可回收，造成环境污染不含对人体有害物质、不影响健康；为热塑性材料，废弃物可回收利用，对环境友好。3管材性能分析比较4聚乙烯（PE）瓦斯管生产流程

聚乙烯瓦斯抽放管专用料生产工艺流程瓦斯管专用料除湿干燥机烘干真空上料机加料挤出机

塑化

口模

挤出管坯真空定径箱

冷却定型喷淋箱管材冷却履带牵引机牵引计长轮测量管材长度行星切割机管材定长切割检验员

检测随机抽样出厂检验管材外观及尺寸合格管材包装入库

管材生产工艺流程

瓦斯管道专用料生产线聚乙烯瓦斯抽放管道挤出生产线

聚乙烯瓦斯抽放管道专用料的烘干聚乙烯瓦斯抽放管道生产线大直径瓦斯管道生产线管材成品管材的连接方式管材连接部件聚乙烯瓦斯抽放管四通管件管件半成品管端发兰焊接聚乙烯抽放瓦斯管道连接制作

5聚乙烯瓦斯抽放管道主要性能指标序号项目MT558.1-2005标准要求值典型数据值1拉伸强度（MPa）≥9.0182断裂伸长率（%）≥3003803落锤冲击公称外径小于160mm:落锤高度2m，锤重2㎏，10根试样中9根无裂缝，无破坏;公称外径大于或等于160mm:落锤高度2m，锤重3㎏,10根试样中9根无裂缝，无破坏合格4扁平压至内径重合无裂纹、无破坏合格5液压试验按环向应力9MPa根据备注中公式计算试验压力，在试验压力下保压100h,无渗漏、无破坏；合格6内外表面电阻的算术平均值（Ω）≤1×106

3×1037酒精喷灯有焰燃烧时间6条试样算术平均值（s）≤3

1.18酒精喷灯有焰燃烧时间单条最大值（s）≤101.59酒精喷灯无焰燃烧时间6条试样算术平均值（s）≤20010酒精喷灯无焰燃烧时间单条最大值（s）≤600AQ1071-2009新增技术要求序号项目标准要求值典型数据1环刚度≥16KN/m224KN/m22耐负压性能0.097MPa负压力，保持100h，不吸扁、不破坏合格3耐老化性能（70℃，168h热老化）管材经老化试验后，落锤冲击性能、阻燃性能、抗静电性能合格合格聚乙烯抽放瓦斯管道专用料抗静电测试

聚乙烯抽放瓦斯管道专用料阻燃测试

聚乙烯抽放瓦斯管专用料拉伸测试聚乙烯瓦斯抽放管道抗静电检测

聚乙烯瓦斯抽放管道阻燃测试

聚乙烯瓦斯抽放管道扁平测试

（管材试样压至内径重合时无破裂）

聚乙烯瓦斯抽放管试样扁平试验后出现弹性恢复（无破裂）管材液压性能测试聚乙烯抽放瓦斯管瓦斯爆炸试验瓦斯爆炸前的聚乙烯瓦斯抽放管道经历了四次瓦斯爆炸后的聚乙烯瓦斯抽放管完好无损6管材规格说明

规格型号PE-KW0.8/160（MPE80）代表意义PE:材质为聚乙烯KW:用途为矿用瓦斯抽放KM:煤矿井下用瓦斯抽放、水管、风管等等0.8:公称压力0.8MPa160:公称外径为160㎜MPE80:材料等级，80级MPE100:材料等级，100级7安全警示注意不同用途的聚乙烯管有不同的表面电阻值，使用时不得错用；应在产品规定的公称压力下使用，不得超压使用；建议不用作压力水管8管材的公称外径、压力对应的最小壁厚公称外径mm

MPE100

公称压力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管材的公称外径、压力对应的每米重量10管材的运输、储存和装卸

储运时不得受到划伤、抛摔、剧烈的撞击、曝晒、雨淋、油污及化学品污染。应水平放置。不得与易燃、易爆品及腐蚀性气体等混装。管材的两端应封堵，防止杂物进入。管材应存放在环境温度为（－10～40）℃的库房内，堆放场地应远离热源、油污及化学品污染源。堆放场地应地面平整，通风良好。应水平整齐堆放在平整的支撑物上或地面上。堆放高度不宜超过1.5m，当管材捆扎成1m×1m的方捆，并且两侧加支撑保护时，堆放高度不宜超过3m。管材可以使用吊网、叉车或非金属绳装卸，但不能使用可能刮伤管材表面的链、钩、钢丝等工具。运输、装卸时应注意以下事项(1)较重的管材放置在较轻的管材下面。(2)运输时用柔软光滑的材料包在卡车边缘，并有效固定管材，防止在运输过程中发生滚动、滑动或磨损。(3)堆放管材时应设置挡块或支撑，防止管材滚落。(4)管材不能接触尖锐的物体，防止划伤管材。11、聚乙烯瓦斯抽放管道的安装规范1）煤壁钻孔、钻场连接用软管连接；主管道用法兰连接。2）安装时应保持管道在同一直线上，并尽量水平设置管道线路。3）安装时管道须采用固定支架托住管道或采用钻孔锚定方式固定在巷道壁上，固定间距按6.4项要求。管道须采用管箍与支架或钻孔锚定连接。为保护管道，管箍与管道之间须采用橡胶垫等加以保护。管道与固定支架或钻孔锚定连接处（即管箍位置）不能在法兰上。弯头、三通、阀门、放水器、变径接头两侧30cm左右必须设固定管箍加以保护。4）井下巷道安装固定分以下几种情况：①水平巷道地面安装：管路中必须设固定防滑管箍，以防止因热胀冷缩产生的位移而损坏连接部位，固定间距为25～30m，固定位置一般选择在每节管道的中心处。②倾斜巷道地面安装：管路中必须设固定防滑管箍，以防止因自重和热胀冷缩产生的纵向滑移而损坏管道。对280以下的斜巷，当管道外径≤Φ250时，固定间距应取15～20m；当管道外径>Φ250时，应取10～15m。对280以上的斜巷，间距相应缩短。固定位置一般选择在每节管道的中心处。③巷顶和巷壁的悬空安装：管路中的固定装置必须牢固，能够足以支撑管道的重量。管道外径≤Φ200时，当管长≤6m，每节管道应设2处固定支撑装置；当管长>6m，每节管道应设3处。管道外径>Φ200时，当管长≤6m，每节管道应设3处固定支撑装置；当管长>6m，每节管道4设处。固定支撑装置应均匀分布，位置一般选择在管道中心、连接法兰两边等处。聚乙烯瓦斯抽放管道的安装规范5）管道安装后，公称外径较小的管材(≤Φ250)允许有一定的挠曲，以适用于不平坦的地形，挠曲半径R≥125Φ（Φ为管材公称外径）。拐弯处必须用弯头，不得用直管强制弯曲。6）两法兰连接时，要求法兰和螺栓孔要对中，法兰面互相平行。按顺序紧固螺栓，如图所示。安装过程中防止发生扭曲或过大的拉伸和弯曲，其最大的拉应力不得大于拉伸屈服强度的50%。建议在一小时内分三次逐渐紧固螺栓（即重复三次紧固所有螺栓），以消除聚乙烯材料的应力。聚乙烯瓦斯抽放管道的安装规范7）抽采钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离（间距一般为200~300m，最大不超过500m）应设置放水器，以排出管道内积水。8）抽采主管、分管、支管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置。9）井上地面管道采用埋地方式。

①施工应选择在气温变化比较平稳的时段，并且应在较短的时间内完成管道安装、瓦斯试抽及埋土回填工作，避免因温差过大产生热胀冷缩使管道发生较大的位移而损坏。如不能保证，管路中就必须设固定防滑管箍，间距20~25m。

②

PE管道的地基宜为无坚硬土石和无盐类的原土层。沟槽底部应平坦，不含尖锐物，基础要夯实，避免沉降引起管道损坏。当原土层有坚硬土石和盐类时，应铺垫细沙或细土。

③

PE管道的回填材料一般采用挖出的原土，其中不应含有砾石、冻土块及杂硬物体。管床内含有烂泥或位于道路中间经常受车辆碾压时，宜采用粗沙作为回填材料。聚乙烯瓦斯管材的安装规范④回填工作应在一天中气温最低时进行，在回填过程中，管道下部与管底的空隙处，必须用粗砂或中砂填实，形成有效支撑。用沙土或合乎要求的原土回填管道两肋，一次回填高度宜为0.1～0.15米，捣实后再回填第二层。⑤最小管顶敷土厚度至少应在土壤冰冻线以下0.3米，且应符合以下规定：埋设在车行道下时，不宜小于0.8米；埋设在非车行道下时，不宜小于0.6米；埋设在水田下时，不宜小于0.8米。为了保证管道的安全，在回填到管顶以上至少0.3～0.5米范围内，不得用冲击式压实机夯实。将法兰埋在土壤中，应采取防腐蚀措施。聚乙烯瓦斯抽放管道的安装规范10）当管道与其他刚性结构连接时，为避免接合处扭曲和移动，须将连接管件处几个管径范围内填土并夯实，或设置支撑垫