地下煤矿锚杆(索)过早失效腐蚀环境的水文地球化学模拟

摘要

锚杆(索)被广泛应用于地下采矿和巷道掘进过程中以提高顶板稳定性。由于锚固材料的腐蚀敏感性、所处潮湿、腐蚀环境以及拉伸应力的影响,锚杆(索)的过早失效是地下开采工程中存在的重大安全隐患。本文将实验室实验与水文地球化学模型相结合,对地下煤矿水环境下锚杆(索)的腐蚀破坏进行了研究。根据实验数据和矿井水水化学数据,采用PHREEQC软件对锚杆(索)与矿井地下水和岩层材料间腐蚀反应进行了模拟分析。建立了一系列的模型量化铁和碳元素反应量,模拟了有氧和无氧条件下水环境中的化学反应,得到各离子浓度、pH和随反应进度的变化趋势,并与实验结果进行对比。结果表明,锚杆(索)的腐蚀受到某些自然环境因素的抑制,因为水中溶解氧可以促进更多铁氧化。通过水文地球化学模拟等手段,阐明了锚杆(索)周边环境是影响其应力腐蚀开裂过程的重要因素。