2010年11月，山东淄博张店区沣水镇煤炭公司的技术负责人通过百度网搜索到了我们公司--东营凯瑞管道修复技术有限责任公司，并与我们取得了联系。通过交流我们了解到该煤炭公司一煤矿井下排水系统安装运行一年以后，其排水能力越来越差，开泵排水时间越来越长，每天比原设计多消耗数百元的电费暂且不论，关键的问题是排水不畅或者不及时，极容易给井下作业施工带来安全隐患，直接威胁着井下作业人员的生命安全。通过下煤井现场调查和查阅资料等，我们进一步的了解到：该煤矿井下每天约有5000立方的地表水需要及时排出，原设计并安装的排水管线共有两条，其规格都是Φ273mm×6mm钢管；泵的扬程为：43级×7米/级=301米；离心泵功率为400千瓦；通过伯努利计算公式，我们可以从理论上核算出完成5000立方的排水量，需要一台上述排水泵17小时的排水时间，也就是消耗6800度电。而该煤矿的实际情况是：投入运行半年后，由于结垢到了10mm的厚度，加上管线发生了穿孔泄露，每天需要2台400千万的是泵排水，每台泵达到了12小时之多，这样的话每条实际消耗电能9600度。煤矿的领导把情况介绍给了我们，我们跟煤矿领导一样，确实感到了问题的严重性。照此下去，排水管线积垢越来越多，腐蚀穿孔也会逐渐扩散，排水更加困难，能源浪费更为严重，一旦排水发生故障，井下作业的安全将会受到致命威胁。我们还注意到了煤矿企业井下排水系统的修复存在着比市政供水、燃气、以及石油化工管线更多更头疼的难题。首先因为它是纵向铺设的，深入底层少则数百米，多则千米。遇到问题只能考虑非开挖修复，无法进行开挖作业。这些管线所输送的介质矿物质更为繁多且浑浊，生锈腐蚀，结垢堵塞更为严重，防腐、清洗、除垢是保证管线安全运行的特别重要的措施。然而井下管线纵向铺设，不同于水平铺设的地面市政管线。并不是想象的把对水平管线的施工工艺、施工手段垂直起来操作那么简单， 更棘手的问题是管线内水满管时，自重压力就能达到几十公斤甚至更多，再就是清洗内衬用设备如何克服与控制重力加速等等都是在地面水平管线上没有遇到的难题。管线清洗，不外乎物理清洗和化学清洗两种。化学清洗必须配置缓蚀剂，钝化剂，还要进行循环清洗，化学清洗的腐蚀性带来的危险很难控制，虽然有所谓的钝化，但是清洗过程中的酸腐蚀和清洗后带来的氧腐蚀造成的危险程度很难估量，化学清洗对于井下排水管线来几乎是不可能的。而物理清洗也就是说机械清洗，是一种比较好的选择，物理清洗有多种，高压水射流、发射软体清管器（pig)等等在水平管线上都用过并且行之有效，但是在井下立管中能否应用呢？高压水射流不到100米需要在管线上开孔，发射软体PIG如果卡在管线中需要断管排除堵塞和障碍，这些措施在井下立管中都是不可行的。从2011年9月初，东营凯瑞管道修复技术有限责任公司技术研究人员先后通过中国管道网，中国管道商务网、中国万网等网站和媒体多方进行查阅、联系、沟通，并与中国石油大学、胜利油田油建三公司等科研机构进行联合调研，最终研制了出了一种弹性多爪清管器，并串联其他专用清洗工具，配备20吨或30吨大型牵引设备，很好地解决了煤矿垂直管线的清洗问题。垂直管线的清洗除垢问题接解决了，但是这并不是井下管道修复的最终目的。清洗与除垢对于运行管线来说只是治标，不能治本，因为你今天把前面积结的污垢清洗干净了，明天污水中的杂质还要在你的钢管、铸铁管管壁上进行集结、锈蚀。而煤矿井下的排水系统要想加一套污水处理净化装置那几乎是天方夜谭。HDPE管优点就是内壁光滑摩阻极小、无极性，不会吸附钙镁等离子，不会发生锈蚀。管道PE管内衬修复技术，这个在水平管线内衬中已得到充分利用的管道非开挖修复技术能否在在垂直钻入地层数百米甚至上千米的管线中使用呢？另一关键的问题就是接口。垂直深度越大，PE夹层内受到水的自重压力就越大，垂直深度1000米的话就有1MPa的压力，这个压力在水平管线的内衬施工中是遇不到的。技术研究人员们经过多次试验采用一种特制的钢塑过度连接，很好的解决了接口问题，如此一来整条垂直管线的内衬施工各个环节都有完善的措施保证施工进行。2010年12月末，由东营凯瑞管道修复技术有限责任公司负责施工的淄博张赵煤矿Φ273×6排水管线清洗与内衬工程经过10天的作业胜利完工，这标志着非开挖内衬技术完全可以在纵向铺设的煤井管线中进行使用，这一技术的试验成功。给拥有煤井矿山的企业带来了平安的福音。2011年4月，该煤矿另一条管线内衬修复也告成功。
  两条管线修复完成后，该煤矿又恢复了一条管线一台水泵排水，每天排水约在17小时。另一条管线和水泵作为备用，这样不仅大大减少了能源的浪费与消耗，更重要的是为井下作业施工安全提供了有力保障。
管线内衬修复前后的排水、能耗、以及流量我们可以做一下比较和验证。
  修复前：每天排水量，5000立方，两台400千瓦的水泵，累计排水时间各12小时，用电总消耗：9600度
  修复后：每天排水量，5000立方，一台400千瓦的水泵，累计排水时间17小时，用电总消耗：6800度。
  修复后比修复前每天节省用电：9600度-6800度=2800度。
如果按年计算，该煤矿在修复前每年就要为能源的浪费多掏365天×2800度/天×0.55元=562100元人民币。也就是说修复后每年至少为该单位节省能源开支56.21万元人民币。
  内衬HDPE后，管线内径比原设计内径变小，流速流量影响又如何呢？我们可以通过海曾威廉姆斯公式进行一下推算：
  根据海森威廉姆司公式：Q=0.2785Cd2.63i0.54
  其中：Q---流量;
        C---海森威廉姆司摩阻系数，对于钢管，根据使用年限取C=130～145，对于HDPE管，C=155且不随时间变化；
          d---管线内径；
          i---水力坡降。
  针对该煤矿排水管线设计：φ273mm×6mm钢管内衬6mm壁厚的HDPE管后，其内径变成了249mm.内衬后的管线与原设计钢管流量比值η可以通过下面计算比较。设钢管流量为Q1，钢管的C值取135，内径0.261米，设内衬HDPE管后流量为Q2，HDPE管的C值取155，内径0.249米，则有：
  内衬HDPE后与原设计钢管的流量比值η:
η= Q2/Q1
=0.2785×155×0.2492.63×i0.54/（0.2785×135×0.2612.63×i0.54）
  =1.01447
  由此看来由于HDPE管内壁光滑摩阻小，虽然内衬后内径变小，但对其流量的影响不大。
该管线内衬修复后所产生的效果及影响：
1、管线中的的结垢得到了充分清除、管路疏通、排水流畅。
2、泄漏点得到了修补、提高了排水效率。
3、内衬HDPE后从根本上杜绝了管线结垢和内部锈蚀问题、提高了管线运行寿命（PE管寿命达到50年）
4、内衬HDPE后原设计排水量并不受影响。
5、排水系统恢复并保持正常对煤矿的安全生产提供了有力保障。
6、节约了能源，减少了能耗。
  虽然井下作业有一定的风险，井下管线没有市政供水、供气管线那样大的工程量，如果有关部门、企业尤其是煤矿企业的有识之士能够注意到这一技术在排水管线中的应用，能够认识到井下排水管线非开挖修复的必要性，能够将排水管线先清洗与内衬与节能、安全意识挂钩的话，这一技术将会在煤矿企业的排水系统的维护与安全运行中发挥极大的作用，让我们共同努力，把这一技术进一步推广到煤井矿山排水管线的修复与改造中去，让我们的矿山企业更加安全的生产运营，让我们井下兄弟们在井下更加放心地作业和生产。




                              东营凯瑞管道修复技术有限责任公司

                                               2011-7-12