金属矿山 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (3): 192-202.
李东辉1 徐 帅1 于 童2 黄梦龙1
LI Donghui1 XU Shuai1 YU Tong2 HUANG Menglong1
摘要: 金属大气腐蚀每年造成的经济损失巨大,探究金属结构大气腐蚀作用因素及劣化规律,对于金属结构
服役寿命预测及支护补强具有重要意义。随开采深度增加,地下工程支护结构的腐蚀耐久性问题愈加突出,开展深
部矿井环境下的支护结构劣化规律研究势在必行。为此,归纳了当前金属大气腐蚀的研究进展,从主要影响因素及
其作用机理方面分析了六大环境因素对金属结构的劣化规律,在对比现场暴露试验与室内加速试验优劣性及相关性
指标的基础上,进一步总结了当前室内加速试验装置的研发现状。研究表明:① 环境相对湿度为大气腐蚀的发生提
供了环境基础,温度影响大气腐蚀速率的快慢,其他环境因素对腐蚀速率的影响与其含量密切相关,多种因素相互关
联、协同作用,致使大气腐蚀作用机理复杂。② 现场暴露试验真实可靠,但具有区域限制、实时性差及试验周期长等
缺点,因此可通过腐蚀产物、腐蚀动力学与室内试验建立相关性指标。③ 室内加速试验装置可模拟部分大气腐蚀环
境,但未有针对深部矿井环境研发的全尺寸支护结构多因素耦合室内加速试验装置,难以准确探究深部矿井环境下
支护结构的劣化规律。基于上述环境因素及装置研发现状分析得出,当前大气腐蚀存在环境因素研究单一、缺少深
部矿井环境模拟的加速腐蚀试验装置等不足。为此,提出了一种针对矿山恶劣环境下锚杆—锚固结构失效规律探究
的室内加速腐蚀试验装置研发构想,并根据矿井环境影响因子相关性及试验加速性,实现了温度环境、湿度环境、固
体颗粒物环境、多种腐蚀性气体环境及混菌体系等5 种环境的模拟,设置了全尺寸支护元件、围岩模拟单元及预应力
施加等3 种模拟工况。在上述分析的基础上,进一步讨论了金属结构大气腐蚀研究领域存在的不足,如腐蚀因素单
一、未考虑混菌体系及中低能级扰动应力对支护结构的影响、腐蚀试样尺寸小等问题。认为未来研究重点应聚焦于:
① 依据环境因素的劣化影响度,探究复杂环境因素对支护系统的耦合作用;② 明确环境诱导作用下,混菌体系对支
护结构的腐蚀劣化规律;③ 揭示中低能级扰动应力下支护结构的腐蚀劣化机制;④ 加强全尺寸支护结构研究,避免
试样尺寸效应造成的误差。
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