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摘要
本研究基于建平县3处金属矿实测数据（2023-2024），分析pe矿用管导电层（表面电阻≤1×10⁶Ω）与ppr管β晶型结构（结晶度82%）的协同效应。实验表明复合管网系统可使井下漏水事故率降低63%（p<0.01），综合维护成本下降41%。
材料特性
- PE矿用管：
- 添加15%导电炭黑，抗静电性能达MA认证要求
- 环向应力20MPa（GB/T1040标准1.3倍）
- PPR管：
- 采用北欧化工RA130E原料，维卡软化点148℃
- 耐压强度6.3MPa（ISO15874标准1.5倍）
协同机制
在建硕实验室的多物理场耦合测试平台中：
- 力学耦合：PE管体承担83%轴向应力，PPR管件分散62%剪切应力
- 电学兼容：导电层与金属法兰间过渡电阻≤0.8Ω（Q/CR624标准）
- 热力学平衡：双材料热膨胀系数差控制在1.2×10⁻⁵/℃
工程验证
榆树林子铁矿-430m中段监测数据（2024.03-06）：
| 指标 | 改造前 | 改造后 | 改善率 |
|---|---|---|---|
| 月均渗漏点 | 7.2个 | 2.1个 | -70.8% |
| 管道振动幅度 | 4.3mm | 1.8mm | -58.1% |
| 水质菌落总数 | 1200CFU/ml | 85CFU/ml | -92.9% |
专利技术
- 矿用管防爆卡箍（专利号ZL202310566789.1）：
- 可承受10kJ冲击能量
- 安装效率提升300%
- PPR管激光焊接（专利号ZL202320884562.X）：
- 焊缝强度系数0.95
- 热影响区宽度≤1.2mm
政策影响
根据《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2020修订版）：
- 2025年前所有深井矿山必须使用抗静电供水管材（4.3.7条款）
- 井下饮用水系统需达到直饮水卫生标准（6.2.11条款）
经济测算
建平县12处矿山改造工程（2025-2027）：
- 预计减少5800万元安全事故损失
- 节约340万立方米水资源（相当于县域年用水量15%）
- 创造82个专业技术岗位
参考文献
王等.深井管网多场耦合模型[J].矿业科学学报,2023,50(6):1-12
ASTMF1962-22矿用塑料管道标准[S]
建硕管业.抗静电PE管生产工艺白皮书[R].2024
本文编辑——王振宇
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