罗河铁矿副井井壁腐蚀破坏机理研究

摘要

井筒是矿井的“咽喉”，是矿区人员和物料进出矿井、井上下信息沟通的重要工程。井筒的安全性对于矿井生产的稳定性具有决定作用。井筒在长期使用后，井壁混凝土会因为种种原因而发生结构劣化，这种现象轻则影响生产效率，重则威胁矿井安全。
　　通过现场初步勘察，安徽马钢集团罗河铁矿副井井壁多处发生破坏，混凝土掉落、钢筋裸露，并有淋水现象。针对副井井壁破坏特征，在弄清区域地质及水文地质条件的基础上，通过室内模拟实验，揭示了井壁混凝土腐蚀破坏机理，并提出了相应的防腐蚀措施。主要研究成果如下:
　　(1)使用Piper三线图和聚类分析法，将井筒淋水、井下出水点水及矿区地表水样与已知的砖桥组裂隙承压水做类比分析，结果表明井筒水样和矿区内地表水均来自于砖桥组承压含水层，而矿区外地表水与砖桥组承压水没有水力联系。
　　(2)利用两种混凝土(井筒原状混凝土和抗硫酸盐混凝土)和两种水(井壁渗淋水和矿区内地表水)进行正交浸泡实验。对浸泡液中常规离子浓度变化趋势分析后，发现井筒原状混凝土所处的浸泡液中Mg2+和SO42-的浓度随着浸泡时间的增长而下降，这表明了井筒渗、淋水与矿区内地表水均对井筒原状混凝土产生了腐蚀。相比之下，抗硫酸盐混凝土表现出良好的耐性，但对镁盐腐蚀耐久性较差。
　　(3)基于相关性分析，井筒原状混凝土参与的两组浸泡液中，Cl-与SO42-的相关系数别为-0.959，-0.842，这表明了溶液中的Cl-对SO42-参与的腐蚀反应起到了抑制作用。并且在该两组实验中，Cl-与Mg2++和Ca2+的相关系数分别为-0.936、-0.932、-0.868和-0.429，因此可以判断Cl-并未与其他阳离子结合生成氯盐对混凝土产生膨胀性破坏。
　　(4)采用回归分析法，发现四组实验中室温对溶液pH值没有影响，两者间的回归系数分别为0.3951、0.3461、0.3104和0.4879。同时，由抗硫酸盐混凝土参与的两组实验中Mg2+与SO42-间的回归系数分别为0.2661和0.0099，说明在这两组实验中，强腐蚀性硫酸盐MgSO4没有对混凝土产生腐蚀作用。

目录

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摘要

插图清单

附表清单

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 国外研究

1．2．2 国内研究

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2．技术路线

1．4 本章小结

第2章 研究区域概况

2．1 自然地理

2．1．1 研究区位置

2．1．2 地貌特征

2．1．3 气候条件

2．1．4 地表水

2．2 采矿现状

2．3 地质及水文地质

2．3．1 地质背景

2．3．2 水文地质

2．4 本章小结

第3章 罗河铁矿副井井壁破坏特征

3．1 井简结构

3．2 井壁破坏特征

3．3 井壁破坏的影响因素

3．4 本章小结

第4章 罗河铁矿副井井壁浸泡实验

4．1 样品采集

4．1．1 混凝土样的采集

4．1．2 实验水样的采集

4．2 实验仪器

4．3 水样源识别

4．4 浸泡实验设计及分析

4．4．1 实验设计

4．4．2 结果分析

4．5 本章小结

第5章 破坏井壁修复

5．1 破坏井壁修复技术简述

5．1．1 井圈加固

5．1．2 阻断腐蚀性水源

5．1．3 壁后注浆防腐

5．1．4 增强井壁混凝土抗腐能力

5．2 罗河铁矿副井治理实施

5．2．1 实施方案

5．2．2 具体施工内容

5．3 修复效果

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

作者简介及主要成果