羅河鐵礦副井井壁腐蝕破壞機(jī)理研究.pdf

1、井筒是礦井的“咽喉”，是礦區(qū)人員和物料進(jìn)出礦井、井上下信息溝通的重要工程。井筒的安全性對(duì)于礦井生產(chǎn)的穩(wěn)定性具有決定作用。井筒在長(zhǎng)期使用后，井壁混凝土?xí)驗(yàn)榉N種原因而發(fā)生結(jié)構(gòu)劣化，這種現(xiàn)象輕則影響生產(chǎn)效率，重則威脅礦井安全。
　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)初步勘察，安徽馬鋼集團(tuán)羅河鐵礦副井井壁多處發(fā)生破壞，混凝土掉落、鋼筋裸露，并有淋水現(xiàn)象。針對(duì)副井井壁破壞特征，在弄清區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，揭示了井壁混凝土腐蝕破壞機(jī)理，并

2、提出了相應(yīng)的防腐蝕措施。主要研究成果如下:
　　(1)使用Piper三線圖和聚類分析法，將井筒淋水、井下出水點(diǎn)水及礦區(qū)地表水樣與已知的磚橋組裂隙承壓水做類比分析，結(jié)果表明井筒水樣和礦區(qū)內(nèi)地表水均來(lái)自于磚橋組承壓含水層，而礦區(qū)外地表水與磚橋組承壓水沒(méi)有水力聯(lián)系。
　　(2)利用兩種混凝土(井筒原狀混凝土和抗硫酸鹽混凝土)和兩種水(井壁滲淋水和礦區(qū)內(nèi)地表水)進(jìn)行正交浸泡實(shí)驗(yàn)。對(duì)浸泡液中常規(guī)離子濃度變化趨勢(shì)分析后，發(fā)現(xiàn)井筒原狀混凝

3、土所處的浸泡液中Mg2+和SO42-的濃度隨著浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)而下降，這表明了井筒滲、淋水與礦區(qū)內(nèi)地表水均對(duì)井筒原狀混凝土產(chǎn)生了腐蝕。相比之下，抗硫酸鹽混凝土表現(xiàn)出良好的耐性，但對(duì)鎂鹽腐蝕耐久性較差。
　　(3)基于相關(guān)性分析，井筒原狀混凝土參與的兩組浸泡液中，Cl-與SO42-的相關(guān)系數(shù)別為-0.959，-0.842，這表明了溶液中的Cl-對(duì)SO42-參與的腐蝕反應(yīng)起到了抑制作用。并且在該兩組實(shí)驗(yàn)中，Cl-與Mg2++和Ca2+的

4、相關(guān)系數(shù)分別為-0.936、-0.932、-0.868和-0.429，因此可以判斷Cl-并未與其他陽(yáng)離子結(jié)合生成氯鹽對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹性破壞。
　　(4)采用回歸分析法，發(fā)現(xiàn)四組實(shí)驗(yàn)中室溫對(duì)溶液pH值沒(méi)有影響，兩者間的回歸系數(shù)分別為0.3951、0.3461、0.3104和0.4879。同時(shí)，由抗硫酸鹽混凝土參與的兩組實(shí)驗(yàn)中Mg2+與SO42-間的回歸系數(shù)分別為0.2661和0.0099，說(shuō)明在這兩組實(shí)驗(yàn)中，強(qiáng)腐蝕性硫酸鹽MgSO4