專利名稱：一種增強型中空結構壁瓦斯抽排管材的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于礦井或隧道的通風裝置領域，尤其涉及一種用于瓦斯氣體抽排的管材。
背景技術：
礦井瓦斯是指在煤礦生產(chǎn)過程中，從煤層或巖層內(nèi)涌出的各種氣體的總稱。
煤礦術語中的瓦斯，其主要成分為甲烷。在正常的大氣環(huán)境中，瓦斯在空氣中的爆炸下限為5～6％，上限為14～16％。
瓦斯爆炸是我國煤礦安全生產(chǎn)的第一“殺手”，一次死亡10人以上的事故90％是由于瓦斯爆炸造成的。我國高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井約占煤礦礦井總數(shù)的30％左右，由于瓦斯量大，工作面自燃發(fā)火控制不好，除了造成工作面封閉外，還容易造成瓦斯爆炸，人身及設備安全得不到保障，嚴重地影響了煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)。所以，瓦斯防治是煤礦安全工作的重中之重。
近年來，隨著煤礦井下開采深度的增加，煤礦生產(chǎn)的日趨集中，礦井、特別是采區(qū)的瓦斯涌出量增長加快，單純用通風方法解決瓦斯問題已不能解決問題，瓦斯抽放作為治理瓦斯的有效手段則發(fā)揮著越來越重要的作用。抽放瓦斯的管道一般選用鋼管或鑄鐵管，但由于其有易被腐蝕而導致使用壽命短、管材的單位長度重量大、不易安裝、施工勞動強度大等缺點，故鋼管或鑄鐵管有被實壁塑料管所代替的趨勢。
但實壁塑料管由于材料的強度、管材整體的環(huán)剛度等結構方面問題所限，其管壁亦不能做的太薄，否則在抽氣(負壓)工況下會導致管體被抽癟、抽扁或抽破，影響使用效果，給礦山安全生產(chǎn)帶來隱患；如果加厚實壁塑料管的管壁，又帶來了重量增加、安裝使用不便、一次性投入費用過高、不易被用戶所接受等等諸多問題。
國際標準ISO對于環(huán)剛度S的定義是(參見ISO9967AnnexA)S=EID3]]>其中E-材料的彈性模量，I-慣性矩，D-管環(huán)的平均直徑。
為了增強塑料管的環(huán)剛度，公告日為2001年1月3日，公告號為CN 2413126Y的的中國專利“塑料雙層空壁管材”和公告日為2001年8月29日，公告號為CN 2445165Y的中國專利“雙壁中空管”中均公開了相應的解決方案，其基本結構為管材壁由外層壁和內(nèi)層壁構成，其外層壁和內(nèi)層壁之間有一定間隔并形成一個中空間隔層，外層壁的內(nèi)表面和內(nèi)層壁的外表面用若干加強筋將其連為一體。其解決問題的思路是通過采用結構壁管，增加管壁的慣性矩I來增大其環(huán)剛度S，進而達到提高管材抗壓強度的目的。
但是上述技術方案只考慮到埋地排水管材的使用情況(主要考慮了管材的抗正壓和抗擠壓性能)，對于礦用瓦斯抽排管材使用中所要求具有的抗拉伸、抗沖擊、抗斷裂等整體特性以及對提高礦用瓦斯抽排管材(工作在負壓工況下)之抗負壓強度效果不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其在保證管材之環(huán)剛度的前提下，其管材單位長度的重量更輕，抗負壓能力增強，能避免管材被抽癟、抽扁或破裂現(xiàn)象的發(fā)生，在保證管材達到較高的環(huán)剛度的前提下，管材的抗拉伸強度、抗沖擊強度以及抗斷裂強度均得到大幅度提高，降低了生產(chǎn)成本，便于安裝，易于為用戶所接受。
本發(fā)明的技術方案是提供一種增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，包括由外層壁、內(nèi)層壁以及之間的加強筋所構成的結構壁，其特征是在管材之結構壁外層設置一增強結構層；所述的增強結構層為環(huán)繞包裹管材的絲、纖維、繩、網(wǎng)、有孔帶、無孔帶或管狀增強結構。
其中，所述外層壁的外面設置保護層，所述的增強結構層設置在外層壁和保護層之間；或者，在所述外層壁的外面設置保護層，所述的增強結構層設置在保護層中；所述的增強結構層還可設置在外層壁中或加強筋中。
上述的增強結構層由金屬絲、金屬繩、金屬網(wǎng)、金屬有孔帶、金屬無孔帶或金屬管構成增強結構。
或者，上述的增強結構層由高強度非金屬纖維絲、高強度非金屬纖維、高強度非金屬纖維繩、高強度非金屬纖維網(wǎng)或高強度非金屬纖維板構成增強結構。
其所述的有孔帶或無孔帶，可以呈螺旋狀地緊密或間隔排列纏繞在管材外側(cè)，各帶之帶體之間連續(xù)、間斷或間隔固接，成為一體。
其所述的絲、繩之間可以互相聯(lián)結或固結，使之成為一個整體結構。
與現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明的優(yōu)點是1.采用復合結構壁管結構，使得管材的彈性模量E增大，可以用較小的慣性矩I達到同等的環(huán)剛度，原材料的消耗量較少，生產(chǎn)成本較低；2.依靠其中增強層的高剛性或高韌性特點，既可保證管材達到較高的環(huán)剛度，又可使管材的抗拉伸強度、抗沖擊強度以及抗斷裂強度得到大幅度的提高；3.通過采用復合結構壁管的結構，在盡量減少材料用量的基礎上，盡量使材料分布在遠離形心的位置，提高了管材的慣性矩。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是一實施例的結構示意圖；圖3是另一實施例的結構示意圖；圖4是又一實施例的結構示意圖。
圖中1為內(nèi)層壁，2為加強筋，3為內(nèi)層壁、外層壁和加強筋形成的空腔，4為外層壁，5為增強層，6為保護層，7為帶間固接點。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1參見圖1，在由外層壁4、內(nèi)層壁1以及之間的加強筋2所構成的結構壁之外，設置增強結構層5和保護層6。
其增強結構層可以由金屬絲、金屬繩、金屬網(wǎng)、金屬有孔帶、金屬無孔帶或金屬管構成增強結構，亦可由高強度非金屬纖維絲(例如尼龍纖維絲或高強度碳纖維絲，下同)、高強度非金屬纖維或高強度非金屬纖維網(wǎng)構成增強結構，其所述的絲、繩之間可以互相聯(lián)結或固定，使之成為一個整體結構，以提高其整體結構性能。
設置保護層的目的是對增強結構層中的金屬結構進行防腐保護，以延長管材的使用壽命。
本實施例中，其增強結構層設置在外層壁和保護層之間。
實施例2參見圖2，其增強結構層設置在保護層中。
當增強結構層采用金屬有孔帶或金屬無孔帶時，可以在兩相鄰帶體之間進行連續(xù)、間斷或間隔固接(可以采用點焊、間斷焊或連續(xù)焊接的方法形成帶間固接點7)，使之成為一個整體管狀結構。
其余同圖1。
實施例3參見圖3，其增強結構層設置在外層壁中。
其余同實施例1或2。
實施例4參見圖4，其增強結構層設置在加強筋中。
其余同實施例1或2。
由于上述各技術方案均可增大中空結構壁瓦斯抽排管材的環(huán)剛度，所以不僅僅局限于各個實施例的單獨實施，根據(jù)用戶的需要，完全可以將上述各個技術方案結合起來進行實施，以更進一步增強管材的環(huán)剛度和整體綜合強度。
由于在管材外壁上或外壁中設置了增強結構層，一方面使得管材的彈性模量E增大，可以用較小的慣性矩I達到同等的環(huán)剛度，原材料的消耗量較少，生產(chǎn)成本得以降低，用戶的一次性購置的費用降低，易于接受和采用，另一方面，依靠其增強結構層中金屬或高強度非金屬材料的高剛性或高韌性等特點，既可保證管材達到較高的環(huán)剛度，又可使管材的整體抗拉伸強度、抗沖擊強度以及抗斷裂強度得到大幅度的提高和改善。
通過選擇增強結構層中金屬或高強度非金屬材料的不同規(guī)格或尺寸，可以使管材達到不同的環(huán)剛度等技術指標的要求，以適應不同的現(xiàn)場條件，同時還可相應降低制造成本和購置費用。
通過采用上述結構特征，使得瓦斯抽排管產(chǎn)品的管徑范圍可以從120mm到4000mm，產(chǎn)品的環(huán)剛度根據(jù)用戶的需要，可以達到S＝6、8、12.5、16或18KN/m2，完全滿足了用戶的需求。
如果在制作管材結構壁的塑料原料中添入相應的導電劑(如市售的導電碳黑或改性碳黑)和/或阻燃劑(如市售的銻系、溴系、氯系或有機磷系阻燃劑)，則本管材可同時具有抗靜電和阻燃特性，能更好的適應煤礦、礦井等有特殊需要的使用場合，由于在塑料中添加導電劑和/或阻燃劑使之具有抗靜電和阻燃特性已經(jīng)是公知技術，在
公開日為2004年4月7日、公開號為CN 1487014A和
公開日為2005年5月11日、公開號為CN 1614280A的中國發(fā)明專利申請文件中對此均有敘述，本領域的技術人員亦可通過從其他公開資料中獲取相應的資料和信息，故在此不再敘述其組分、配方和制作工藝。
本發(fā)明可廣泛用于煤礦、隧道或礦井等地下施工作業(yè)中的有害氣體抽排領域。
權利要求
1.一種增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，包括由外層壁、內(nèi)層壁以及之間的加強筋所構成的結構壁，其特征是在管材之結構壁外層設置一增強結構層；所述的增強結構層為環(huán)繞包裹管材的絲、纖維、繩、網(wǎng)、有孔帶、無孔帶或管狀增強結構。
2.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是在所述外層壁的外面設置保護層，所述的增強結構層設置在外層壁和保護層之間。
3.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是在所述外層壁的外面設置保護層，所述的增強結構層設置在保護層中。
4.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是所述的增強結構層設置在外層壁中。
5.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是所述的增強結構層設置在加強筋中。
6.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是所述的增強結構層由金屬絲、金屬繩、金屬網(wǎng)、金屬有孔帶、金屬無孔帶或金屬管構成增強結構。
7.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是所述的增強結構層由高強度非金屬纖維絲、高強度非金屬纖維、高強度非金屬纖維繩、高強度非金屬纖維網(wǎng)或高強度非金屬纖維板構成增強結構。
8.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是所述的有孔帶或無孔帶，呈螺旋狀緊密或間隔排列纏繞在管材外側(cè)，各帶之帶體之間連續(xù)、間斷或間隔固接，成為一體。
9.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，其特征是所述的絲、繩之間可互相聯(lián)結或固結成為一體。
全文摘要
一種增強型中空結構壁瓦斯抽排管材，屬于礦井或隧道的通風裝置領域。包括由外層壁、內(nèi)層壁以及之間的加強筋所構成的結構壁，其特征是在管材之結構壁外層設置一增強結構層，所述的增強結構層為環(huán)繞包裹管材的絲、纖維、網(wǎng)、有孔帶、無孔帶或管狀增強結構。由于在管材外壁設置了增強結構層，使得其彈性模量增大，在達到同等環(huán)剛度要求的前提下，原材料的消耗量較少，生產(chǎn)成本低，用戶易于接受，同時，依靠其增強結構層的高剛性或高韌性等特點，既可保證管材達到較高的環(huán)剛度，又可使管材的抗拉伸強度、抗沖擊強度以及抗斷裂強度得到大幅度的提高和改善?？蓮V泛用于煤礦、隧道或礦井等地下施工作業(yè)中的有害氣體抽排領域。
文檔編號B32B1/08GK1971116SQ2005100481
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權日2005年11月22日
發(fā)明者李壽山 申請人:李壽山