煤矿矿井混凝土井壁腐蚀的调查与破坏机理

刘娟红¹，卞立波¹，何伟¹，纪洪广¹，周卫金²，韩昌伟²

1. 北京科技大学土木与环境工程学院2. 淮北矿业(集团)有限责任公司

摘 要：为研究煤矿矿井混凝土井壁腐蚀破坏机理,结合黄淮地区井筒破裂实例,采用超声回弹法对井壁过水面、干湿交替面及未过水井壁混凝土进行腐蚀深度及回弹强度的检测,并通过SEM,EDS,XRD对不同深度被腐蚀的井壁混凝土进行微观分析,研究环境介质对水泥石中C-S-H凝胶结构的影响。结果表明:垂深304.8 m至马头门位置的井壁混凝土破坏严重,井壁混凝土的强度由原来的C30降低到10¹5 MPa;马头门附近四含水过水面的井壁混凝土受到了溶解性腐蚀,水化产物Ca（OH）2,Aft等基本消耗殆尽,大部分C-S-H已被分解,其主要物相是Ca CO3以及少量的低碱度的水化硅酸钙凝胶;垂深346⁴30 m过水的井壁外附着黑色糜烂状沉积层,主要是水泥石中C-S-H凝胶碳化生成的无胶凝性的硅胶和结晶度较差的Ca CO3;地下水中的SO2-4和Na+对井壁混凝土的腐蚀主要是膨胀性的化学腐蚀,生成的钙矾石、石膏以及析出的芒硝、石盐结晶体,产生较大的膨胀压力,可导致井壁混凝土胀裂而成片剥落。

关键词：井壁混凝土;溶解性腐蚀;碳化腐蚀;膨胀性腐蚀;