不锈钢瓦斯抽采管弹性失稳的原因分析

姚理忠，付春太，樊耀广

(1.潞安化工集团公司 通风处，山西 长治 046204；2.潞安化工集团 瓦斯研究院，山西 长治 046204)

瓦斯抽采管道是煤矿瓦斯抽采系统的重要组成部分，在实践中管道材质先后使用过金属、玻璃钢、PE高分子聚合材料等，由于不同材质的特性及其在抽采实际中出现的问题，部分地区或公司已明确禁止采用玻璃钢、PE高分子材质的管道，规定必须采用金属管材。《煤矿瓦斯抽采工程设计标准》(GB50471-2018)规定“抽采管路管材宜选用金属管材”，为保证抽采管路系统的安全、稳定运行，近年来不锈钢因其抗静电、阻燃的金属材质的特性，特别是相对其他金属材质耐腐蚀的特点，不锈钢管材的瓦斯抽采管道逐渐投入使用，另因相对其他同性能金属管道的质量较轻，受到煤矿现场人员的欢迎，较好地满足了安全生产要求。如果仅因为不锈钢耐腐蚀的特性，只考虑管道的承受正压的能力，为减少质量和费用一味减少管道壁厚，而忽略瓦斯抽采管道承受较低外压的特点，及其管道具体参数的选择，就会出现新的问题。比如某矿使用的不锈钢管道出现“吸扁”现象，造成抽采管道中断运行。依据压力容器理论，“吸扁”现象实际为外压容器弹性失稳问题，现对这次管道“吸扁”原因进行分析。

1 瓦斯管道弹性失稳理论分析

煤矿井下瓦斯管道是由单节管道通过管端法兰，用螺栓相互连接形成整个瓦斯抽采管道系统，该系统的一端与煤体钻孔相接，另一端与地面或井下抽放泵(真空泵)相接。……