淺談玻璃鋼管在煤礦主排水的應用及注意事項

【摘 要】本文簡述了玻璃鋼管的性能及在煤礦主排水應用的優(yōu)缺點，提出應用中存在的問題及注意事項。

【關鍵詞】煤礦；排水；玻璃鋼管道；應用；注意事項

玻璃鋼是一種新形的復合材料，具有優(yōu)異的性能，早在20世紀60年代，就在許多領域開始使用。玻璃鋼管道具有重量輕、強度高、耐腐蝕等特點，是鋼材、水泥等管道的優(yōu)良替代品，近年來在煤礦井下的給排水、供氣、通風、瓦斯排放管道等得到廣泛應用。由于煤礦井下環(huán)境的特殊性，對主排水用的玻璃鋼管道具有更高的標準和要求。玻璃鋼管道應符合中華人民共和國煤炭工業(yè)行業(yè)標準MT181-88《煤礦井下用塑料管安全性能檢驗規(guī)范》和國家建材行業(yè)標準JC/T552-98《纖維纏繞增強熱固性樹脂壓力管》等標準要求，還必須通過國家礦用產(chǎn)品安全標志中心認證，具有煤安標志。

一、玻璃鋼管道在主排水應用的優(yōu)點

（1）具有優(yōu)良的機械性能。玻璃鋼管道的拉伸強度低于鋼，而比強度（材料的抗伸強度與密度的比值）約為鋼管的3倍。此外，玻璃管的熱膨脹系數(shù)與鋼基本相同，熱傳導系數(shù)只有鋼的0.5％，既可以生產(chǎn)出達到礦用抗靜電、抗阻燃指標又可作優(yōu)良的絕緣材料。因此，是替代無縫鋼管的良好材料。（2）具有優(yōu)良的水力學性能。玻璃鋼管具有光滑的內(nèi)表面，磨擦阻力系數(shù)小，水力流體特性好，適用于輸水管道的特點，而且管徑越大其優(yōu)勢越明顯。玻璃鋼管道在輸水過程中與其它的管材相比，可以大大減少壓頭損失。同時其內(nèi)壁不容易產(chǎn)生積垢，長期使用，不會增加內(nèi)壁阻力，可有效節(jié)省排水能耗。（3）具有比重小、重量輕的特點。玻璃鋼管道的比重約為1.65～2.0，只有鋼材的1/4。但玻璃鋼管的環(huán)向拉伸強度為180～300MPa，軸向拉伸強度為60～150MPa，近似合金鋼?？梢园凑詹煌挠猛居?，滿足各類承受內(nèi)、外壓力要求的管道。對于相同管徑的單位重量，玻璃鋼管道只有碳素鋼管（鋼板卷管）的1/3。因此，有利于煤礦井下的運輸和安裝，特別對于井下斜巷的敷設和安裝十分方便。（4）具有優(yōu)良耐磨性的特點。玻璃鋼管道的耐磨性能好。據(jù)有關材料說明：把含有大量泥漿、沙石的水，裝入管子中進行旋轉(zhuǎn)磨損影響對比試驗。經(jīng)30萬次旋轉(zhuǎn)后，檢測管子內(nèi)壁的磨損深度如下：用焦油和瓷油涂層的鋼管為0.53mm；經(jīng)表面硬化處理的鋼管為0.48mm；玻璃鋼管道為0.21mm。由此說明玻璃鋼管道的耐磨損性能好，能夠滿足礦井排水的長期沖刷。（5）具有使用壽命長、綜合效益好的特點。一般給水、排水玻璃鋼管道的壽命可達50年以上，是鋼管和混凝土管的2倍。對于腐蝕性較強的介質(zhì)，其使用壽命遠高于鋼管等。玻璃鋼產(chǎn)品本身具有很好的耐腐蝕性，不象金屬產(chǎn)品那樣需定期防腐及其它維護保養(yǎng)。特別是在具有酸性水質(zhì)的煤礦排水系統(tǒng)，可實現(xiàn)耐腐蝕，長期運行，安全可靠，綜合效益好。

二、玻璃鋼管道在主排水中應用的缺陷

（1）接頭形式存在缺陷。玻璃鋼管道常用的接頭形式有承插式接頭、法蘭式接頭和螺紋式接頭。承插式接頭又分有單密封圈承插接頭;雙密封圈承插接頭、承插膠接接頭。承插式接頭在小直徑（管徑φ300mm以下）管線中最常用的接頭形式。但承插式接頭的管線上，是一節(jié)管接連一節(jié)管，形成整體的管線。如果某個接頭出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，均無法將漏水接頭重新進行承插處理，而必須在現(xiàn)場采用玻璃絲布及專用膠料包扎處理。但受煤礦井下溫度、濕度、粉塵等影響，對現(xiàn)場包扎接頭的承壓能力有很大的影響，造成該接頭存在隱患。（2）不適合彎曲巷道的敷設。由于玻璃鋼管道剛度大，而可彎曲性能差。因此，對于煤礦井下折彎巷道敷設時，玻璃鋼管道不適合，從而必須使用鋼管過渡連接。這一部分的過渡管道，容易產(chǎn)生積垢、增加阻力，容易被酸性水質(zhì)腐蝕，使用壽命短等，成為礦井主排水管線上的薄弱環(huán)節(jié)。（3）支撐托架容易造成管線彎曲變形。煤礦主排水通常有兩趟管道，受巷道受空間，寬度等制約，一般都采用支撐托架形式進行上下排列敷設，將玻璃鋼管道架空在托架上。這樣，玻璃鋼管道在長期的排水壓力作用下，將產(chǎn)生振動，懸空部分容易造成彎曲，其接頭產(chǎn)生拉力、變形，可能造成滲漏或被水壓沖壞。彎曲的玻璃鋼管道在水壓作用下振動，其內(nèi)部容易產(chǎn)生疲勞、裂紋等，個別薄弱處，有可能受水壓作用而折斷。

三、玻璃鋼管道應用中存在的問題及注意事項

永安煤業(yè)公司某礦井主排水系統(tǒng)，設計排水揚程360米，管道內(nèi)徑為φ300mm，兩趟管道。選用了符合煤礦使用的玻璃鋼管道，采用雙密封圈承插式快速接頭。管道采用托架形式，上下排列，沿傾角為25°的斜巷敷設。管托架間距為3米，并用抱箍固定，每50米施工一個防滑墩。2009年安裝使用以來，出現(xiàn)了一些問題，主要有：管線局部出現(xiàn)小彎曲、個別接頭變形漏水、曾有一處管道受水壓沖擊而突然折斷等。實踐中出現(xiàn)一些問題，須引以重視和防范。（1）保障運輸安裝質(zhì)量。首先在選擇玻璃鋼管每節(jié)長度時，應充分考慮礦井巷道的運輸條件，在滿足巷道運輸?shù)那疤嵯?，盡量將每節(jié)的長度增加（訂貨時與廠家協(xié)商好），以減少接頭數(shù)量。其次要做好管道的運輸和排放，在托架上的固定、防滑等措施要可靠。安裝的關鍵在于接頭，要嚴格按照工藝要求，制作安裝好每個接頭，并進行耐壓試驗，確保接頭質(zhì)量。管道安裝完成后，要進行注水靜壓試驗，檢查每個接頭是否有滲水現(xiàn)象，若出現(xiàn)滲漏，應進行包扎處理。（2）控制支撐托架間距。為了防止玻璃鋼管道在礦井巷道架空敷設時造成的彎曲變形，應盡量將支撐托架的間距縮小。一般來說，其托架的間距應小于3.0m，以盡可能減少懸空部分，可有效防止管道變形、彎曲、接頭滲漏等現(xiàn)象。在每個支撐托架上，應設計抱箍，將管道固定在支架上，減少振動或下滑。（3）合理設置防滑墩。煤礦排水管道通常敷設在斜巷里，管道容易造成下滑。雖然有許多支撐托架的固定，但不足以阻止管道下滑力，必須設置防滑墩加以固定。防滑墩的間距一般不大于50米，采用混凝土澆灌。防滑墩的規(guī)格：其沿管線方向上長度不小于1.5米，寬度不小于管徑的2倍，高度應在上方管徑以上0.5米，基礎深度不小于0.6米。防滑墩將有效防止管道的下滑，保持管道的平直順。（4）加強巡查和維護。煤礦主排水系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的重要設施，運行中可能出現(xiàn)的玻璃鋼管道的彎曲變形，接頭滲漏，局部變形，支架松動，抱箍失效等情況。應加強日常巡查和維護，及時發(fā)現(xiàn)，并加以及時處理。

四、結語

玻璃鋼管道具有許多優(yōu)異的性能，是一種新型替代產(chǎn)品，有著十分廣泛應用前景，可在煤礦排水、供風、供水等系統(tǒng)中應用。充分了解玻璃鋼管道在實際應用中的優(yōu)缺點，掌握利弊，揚長避短，防范可能造成的不良情況，以保障煤礦主排水系統(tǒng)的安全可靠。

參 考 文 獻

[1]復合材料學[M]．武漢：武漢理工大學出版社，2004（6）

[2]劉洋等．玻璃鋼管的應用現(xiàn)狀及展望[J]．油氣田地面工程．2011（4）

[3]玻璃鋼管道產(chǎn)品說明書