煤炭学报

作者：李永亮, 杨仁树, 戴祥淋, 路绍杰, 刘智勇, 郭亮, 袁江震, 程永新, 都海龙,

关键词：锚索, 矿井水, 电化学, 应力腐蚀, 控制对策,

锚索是煤矿巷道围岩控制的主要支护材料。锚索在服役过程中不仅承受高应力荷载，而且受井下苛刻腐蚀环境的影响，应力与腐蚀耦合作用下导致的锚索应力腐蚀开裂失效问题凸显，已严重威胁煤矿锚索服役安全，其中矿井水是诱发锚索腐蚀的关键因素。为了研究不同类型矿井水对锚索应力腐蚀行为的影响规律，采用电化学阻抗谱、电化学极化技术、室内浸泡加速腐蚀试验和微观形貌扫描等方法，分析矿井水中不同的pH、SO42−和Cl−浓度影响下锚索的电化学行为与腐蚀演化特征，揭示锚索应力腐蚀开裂机理，阐明锚索应力腐蚀断裂模式。结果表明：矿井水pH为2～10时，随着pH增加，锚索腐蚀速率先减小后增大，不同的pH改变锚索的腐蚀反应类型，在酸性条件下更容易导致应力腐蚀裂纹形核。矿井水中SO42−和Cl−对锚索腐蚀的影响规律类似，均是随着浓度的增加，腐蚀速率逐渐增大，更容易诱发应力腐蚀裂纹萌生；不同的离子浓度范围，应力腐蚀速率增加幅度具有差异性。阳极溶解和氢致开裂是锚索应力腐蚀开裂的2种主要机理，锚索应力腐蚀裂纹萌生经历点蚀、点蚀生长和裂纹形核3个阶段；锚索应力腐蚀断口为台阶式破坏，具有典型的3区，即裂纹萌生区、扩展区和终断区。最后，从“材料、环境和应力”3个维度，提出了防止锚索应力腐蚀开裂的控制对策。

来源：2025年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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