復雜條件下870水平大巷灑水系統技術改造的探索與實施

孫 林

（同煤集團晉華宮礦，山西 大同 037016）

1 二水平灑水管路基本情況

管路為Φ108mm無縫鋼管，管路連接為快速卡連接，鋼管接頭由于腐蝕嚴重在更換過程中一旦拆開，無法重新連接。由于管路腐蝕、積垢等狀況已經影響到河北區域生產、防塵用水，為了保障河北區域的安全生產及防塵用水，對其進行技術改造勢在必行。

礦井現在常用的管路連接大都使用法蘭，快速頭連接。法蘭與快速頭連接屬于剛性連接，需對管材進行二次加熱焊接，對連接空間要求比較高。該礦在870水平北大巷的供水系統改造過程中，為了保障河北區域的安全生產及防塵用水，為了提高員工的工時率，降低員工勞動強度，避免因焊接出現的沙眼、焊縫跑水等現象，保證管線安裝一次成功，在管路連接件上選用新的管路連接技術—溝槽管件。

2 二水平灑水管路改造方案

2.1 管材、連接方式的選用

通過調研引進涂塑復合鋼管且使用效果良好。該管與普通鋼管相比較具有抗靜電性能、阻燃性能、極強的附著力、致密的內外樹脂層、優越的機械性能，可承受苛刻的使用條件，具有耐腐蝕、不結垢、自潤滑性、連接方便可靠等特點。選用159mm涂塑復合鋼管承壓達到6.4MPa。

連接采用無需焊接的承壓為6.4MPa中壓溝槽柔性連接管卡。

溝槽柔性連接管卡包括兩個大類產品：

（1）起密封連接作用的管路連接件有硬性接頭、柔性接頭、機械三通和溝槽法蘭式；

（2）起過渡連接作用的管路連接件有彎頭、三通、四通、異徑管、盲板等。

2.2 溝槽連接管件

溝槽連接管件的連接操作比較簡易，連接一處管件僅僅需要數十秒的時間，最大程度簡化了管路工現場操作的技術難度，提高了安裝工作效率。由于溝槽連接管件全部為成品件，現場操作所需要的空間小，能夠真正地完成靠墻靠角安裝，降低操作難度，美化了管路安裝的效果。

2.2.1 管路特性不受影響

溝槽連接管件，只在管路外表面用機械力壓制出一個安裝槽，不破壞管路原有結構。如果使用原始的電焊接操作，管路內壁防腐層必將受到破壞。

2.2.2 利于安全施工

采用溝槽連接管件技術，現場只需要專用切割工具、壓槽機和操作扳手，組織施工方便。如果采用電焊接和連接法蘭，就需要配備專用的焊接電源電纜、氣切割機具、電焊機及O2和C2H2氣瓶等，同時焊渣容易給使用過程中的管路閥門甚至下游設備造成堵塞，同時還污染管路內流質。

2.2.3 系統穩定，方便維護

溝槽連接管件連接方式具有獨有的柔性特征，使管路抗震動、抗收縮和抗膨脹的能力大大提高。與傳統法蘭連接相比，管路系統更加穩定，更能適合外界及流質溫度的變化，從而起到保護管路、閥件的作用，同時減少管路應力變化對結構件的損壞。

由于溝槽連接管件操作方便，操作所需要的空間變小，管路需要維護和更換時，僅需松開卡箍即可隨意轉動、更換、修改管路，不需破壞周圍建筑，減少了維護時間和維護成本。

3 吊掛方式

根據870水平北大巷巷道的實際情況：（1）巷道兩幫均吊掛有管路，西巷幫現有兩趟管路依次為159mm壓風、108mm軟水管路，東巷幫為108mm灑水管路，吊掛均采用每隔5m一架錨桿→花蘭螺絲→管卡；（2）巷道為雙向電動機車軌道布置，采用直流電架空線供電；（3）5700～6000m、4000～4200m為U型棚支護方式，其他巷道均為噴漿支護；（4）在5200～6000m范圍內有14處軌道與巷幫的距離小于800mm，如在現有錨桿吊掛一趟159mm管達不到安全間隙，需對這些區域進行開槽。開槽工程量大約為30m3。

綜上所述，決定噴漿段仍采用每隔5m一架錨桿→角鐵連接件→花蘭螺絲→管卡的吊掛方式。具體方案如下：每隔5m打一架吊掛點，材料用Φ18mm、長度1200mm螺紋錨桿，每根錨桿外露110mm，注樹脂藥一卷；用5×50角鐵加工連接件與錨桿進行連接，連接必須用雙螺帽將角鐵上牢固；用Φ20mm花蘭螺絲與角鐵連接，花蘭螺絲必須使用有生產資質廠家生產的國標件；用5×50扁鐵加工吊管卡與花蘭螺絲下端用16mm螺栓進行連接，使用16mm螺栓用吊管卡將鋼管抱緊、抱牢；因巷道局部影響運輸安全距離，需對部分巷道進行擴幫。U型棚區域在原有的吊管勾吊掛。

4 施工論證

根據巷道實際情況對吊管眼提前進行號眼，號眼位置要確保管路吊掛后管路底端距底板安全高度達2000mm以上，且不得號在散巖突出處、巷幫破碎處。對特殊巷道（包括U型棚、高度達不到2m的巷道）根據實際情況吊掛，不影響大巷運輸。

打眼動力采用移動空壓機，嚴格按照所號標記垂直巷壁打眼，間隔5m打一架吊掛點，材料用Φ18mm、長度1200mm螺紋錨桿，每根錨桿外露長度110mm，必須上雙螺母，注樹脂藥一卷。對達不到安全距離的區域進行開槽，開槽深度根據實際情況確定，以確保管路吊掛后不影響巷道運輸為宜。

要求每吊掛一根管，接一根，吊掛平直牢固，不拐死彎，每100m處一個三通，每500m安裝一個控制閘門，每接500m必須進行打壓試水，以確保管路連接一次性成功。所用吊掛、連接的配件必須嚴格按照材料計劃中確定的材料及設計圖紙所加工的材料配件進行使用，以確保管路能承受6.4MPa壓力和管路吊掛安全。U型棚區吊掛在原有的吊掛勾上吊掛，必須緊挨棚架，其他區域緊挨巷壁。

5 應用情況

870水平北大巷的灑水系統改造，保障了河北區域的消防、綜合防塵用水，不影響運輸且保障安全生產。新型管材、柔性管卡無需做防腐措施，不需要電焊，維護簡單，節省材料、時間、人力。

經過系統改造，不但解決了該礦河北區域的消防用水、綜合防塵用水、安全生產用水等問題，更重要的是為礦井提供了類似管路改造的技術方案和技術經驗。更換管路后安全效益和經濟效益明顯。