伴随着社会经济的快速发展，能源消费需求与日俱增。我国90%以上的发电站是以煤为原料发电的。加上化学工业用煤、钢铁用煤（焦炭）和城市暖气用煤，煤炭的需求也在增加。

我国煤矿多为井工煤矿。有大约50%的矿井是煤炭和瓦斯突出或高瓦斯矿井。煤炭开采的地质条件复杂、开采深度深，煤体中的瓦斯含量高、透气性低。预防瓦斯事故已经是矿井安全管理中的重点。预防有害气体事故的关键除了加强通风及日常监测监控，还要做好预防各种有害气积聚，消除各种火源等。管路是井下供排水、压风、制氮、瓦斯抽采等管网系统的主要部件，那么使用具有防静电和阻燃特点的新型管材对防止有害气体事故将会达到标本兼治的效果。

煤矿井下管道主要用于供排水、送风、制氮、瓦斯抽采等。井下使用的传统管道主要为铸铁管、无缝钢管、焊接管、混凝土管等。这些管道存在运输、安全困难；密度大、重量高；敷设不方便及管路易腐蚀等缺点。 因此，近年来以聚乙烯高分子材料为原料的PE管材料在煤矿井下管道应用会越来越普遍。

聚乙烯高分子材料（PE）是生产纤维缠绕增强聚乙烯复合管的主要原材料。PE管材抗静电阻燃母料的成功研制，彻底解决了纤维缠绕增强聚乙烯复合管的抗静电和阻燃性。在PU管材的阻燃和抗静电的技术壁垒消失后，纤维缠绕增强聚乙烯复合管可以顺利进入煤矿井下广泛应用。PE管材经过近几年的发展和应用，在很多煤矿中被大量使用，安全效益和经济效益显著，是目前煤矿管材应用中“以塑代钢”的新型产品。是替代目前市场广泛使用的金属管材、非阻燃管材的最佳产品。显示了煤矿管道的发展势头。

一、建庄矿管材的现状和使用环境

根据生产需求，矿用管材按用途分为制氮、供排水、压风、黄泥灌浆、瓦斯抽采等多种。目前建庄矿用管材主要使用钢管等金属管路。金属管路不耐腐蚀，需要定期防腐；碰撞易起火花；井下作业环境有限，安装、运输不方便；金属管路的比重大，重量大，安装时工作人员作业强度高等。金属管材的使用寿命大多为10年左右。使用环境恶劣，日常管理及定期防腐工作不到位，可能寿命会更短。

建庄矿的地下水体腐蚀性高，管路的使用寿命缩短到3～5年。煤炭开采成本相对较高。

建庄矿井下采空区积水水质化验报告如图所示：

二、纤维缠绕增强聚乙烯复合管的主要性能特点

纤维缠绕增强聚乙烯复合管是以左、右旋缠绕在管材中，以分布均匀的高强度纤维丝为支撑增强层，其内外层以高密度聚乙烯为基础，通过热熔胶复合连续挤压成型的新型环保管材。有耐压、耐冲击、耐腐蚀、整洁卫生、使用寿命长等特点。在煤矿井下供、排水、压风、抽放瓦斯、注氮、喷浆系统中应用广泛。特别是在柔性、耐蠕变性、耐环境应力开裂、耐腐蚀等方面，其优越性更加明显，可有效解决金属管道的缺点，另外，克服了非金属管道耐腐不耐压、机械性能差的缺陷。

纤维缠绕增强聚乙烯复合管由于高强度纤维增强体被连续热塑性塑料覆盖，它可以像金属管那样具有高耐压性能，又可以像塑料管一样耐腐蚀。克服了金属管材耐压不耐腐，塑料管的耐腐不耐压等缺点。

纤维增强聚乙烯复合管作为煤矿井下用新型管材管材，具有重量轻、耐腐蚀、便于全面管理、受地形限制小、安全稳定、节能环保、良好的性价比和适用于长距离输送等优点。

产品结构图如图所示

（1）重量轻，装卸运输方便

纤维缠绕增强聚乙烯复合管重量只有钢管的1/8，PVC管的2/3. 装卸、安装快速方便，降低了施工劳动强度，缩短管路安装周期。同时又能减小管道支撑的重量和强度，提高经济效益。

（2）耐腐蚀性强，使用寿命长。

纤维缠绕增强聚乙烯复合管耐腐蚀性强，特别适合于井下潮湿、水体内腐蚀性离子多、化学气体较多的复杂环境。纤维缠绕增强聚乙烯复合管的使用寿命是普通金属管材的4~6倍。

（3）管壁光滑流体阻力小。

管道内壁光滑，所输送的流体在管路中的阻力更小，其输送效果更高，增加了25%.大大降低了能耗。

（4）稳定优异的阻燃性和抗静电性。

在生产过程中，加入管材的阻燃剂和防静电剂经过特殊工艺处理，均匀分布在树脂中，使管材能够长期保持优良稳定的阻燃性和静电电阻。

（5）耐冲击和柔韧特性强。

目前各种塑料管（PVC PP ABS IB），PE的耐冲击性能最高，实验表明，PE的耐冲击强度是PVC材料的6倍，是PP材料的4倍。 柔软性好，不容易折断。

（6）更高的力学性能

纤维缠绕增强塑料复合管力学性能的试验结果表明：与相同大小的PE管相比,其短期爆破压力、环向刚度和临界失稳压力都得到了很大提高。

（7）抗应力开裂能力强。

克服了塑料管的快速应力裂纹现象，纤维和塑料两种材料的结构是复合而成的.因此，不会出现塑料管无法克服的高速应力。

一定的饶曲性，良好的动态断裂韧性KD值，抗震性优异。

根据HDPE本身的特性， 在受到外力时.管材可承受一定的变形而不破裂。管路的快速传递抵抗能力大；在角度≤15°时可不用管件直接连接，节省费用，可较好的避免因巷道变形、沉降等带来的管路连接影响，产生跑冒滴漏等问题。

三、具有多种安全可靠、简单方便的工程连接技术

（1）电熔法兰连接

电焊法兰连接是电焊机/机械混合连接的连接方式。首先用电焊机将管材和PE塑料法兰一体化，利用专用的铁法兰与管路的其他器材机械连接。

（2）卡箍式连接

快速接头和柔性管接头方式，快速连接

（3）活套法兰式快速接头连接

将活套式快速接头压至纤维增强复合管材两端，采用胶垫密封，连接时通过螺检使法兰均匀紧固。

四、安装注意事项

施工前必须核查管材。对管材的规格型号和标准使用压力等级及使用地点等核对清楚。并对管道标记，位置明确。

安装管道时，不要有轴向扭曲，不宜强制校准。

在埋设和安装管道侧壁敷设安装时，必须技不同管径和要求设置管卡成吊架，位置应准确，平直。

当管材弯曲时，弯曲半径不应小于管外径的8倍。

两根管材交叉重叠时必须使用同型号的弯头过渡。

五、效果分析

建庄矿业井下之前使用无缝钢管，自行焊接、加工、防腐等，工程量大，防腐效果差，井下跑冒滴漏时有发生。金属管路至多使用两个工作面后就出现问题。管路寿命至多3——5年。在应用纤维增强聚乙烯新型管材代替钢管后，大大延长管路使用寿命，新型管路寿命至少翻一倍。经济效益显著。

管道复用度高，替代性强。采煤面两巷管路随着推采的进行拆除回收后，立即转运至掘进工作面安装，运输方便。相比金属管路自行加工的长度不一，出现问题后处理麻烦，费时费力，浪费较大。新型PE管材为定尺管路，互换性高，出现问题更换管路方便快捷，节约人力成本。

新型PE管材的质量轻，管道和管道连接方便，安装、运输过程中不需要使用大型起重机设备。在操作方便的同时，极大地降低了施工人员的劳动强度和维护工作量。满足正常安全生产需求，安全效果显著。

鉴于新型PE管材优异的耐腐蚀性能，管路防腐及标准化整理方面，节约了大量材料资金和人力成本。井下巷道整理时，只需定期对新型PE管材进行冲尘、擦洗，管路就光洁如新。无需另外安排人员重新除锈防腐。经济效益显著。

参考文献：

[1]CJ/T189-2007“丝杠塑料（聚乙烯）复合管材及管件”行业标准。

[2]MT/T 558.1-2005“煤矿坑用塑料管材第1部分：聚乙烯管材”。

[3]SYT 6662.1《石油天然气工业用非金属复合管第一部钢骨强化聚乙烯复合管》