[發明專利]用于防止礦井混凝土井筒受離子侵蝕破壞的電遷移裝置

有效

• 申請號: 201810853327.1
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN109322700B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 朱世彬;王曉東;許剛剛;王海;武博強;曹祖寶
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21F16/00
• 分類號: E21F16/00;G01N33/38
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王孝明

本發明提供了一種用于防止礦井混凝土井筒受離子侵蝕破壞的電遷移裝置，包括一端插入井筒頂部的井壁內的正極電極，正極電極的另一端沿著井筒的徑向向外輻射插入井筒周圍的地層圍巖中；還包括一端插入井筒靠近底板的底部的井壁內的負極電極，負極電極的另一端沿著井筒的徑向向外輻射插入井筒周圍的地層圍巖中；所述的正極電極的另一端與電源的正極相連，負極電極的另一端與電源的負極相連，使得井筒、正極電極、負極電極和電源串聯形成一個導電回路。本發明的裝置利用電場力實現控制水分中離子向井筒入滲，防止鹽分在井壁富集，進而達到從鹽分來源這一根本上解決礦井井壁破壞問題的目的。

技術領域

本發明屬于采礦安全領域，涉及礦井混凝土井筒，具體涉及一種用于防止礦井混凝土井筒受離子侵蝕破壞的電遷移裝置。

背景技術

我國是煤炭大國，煤炭資源分布廣泛，煤層賦存條件復雜，井工開采比例大，井筒與巷道安全與否嚴重影響礦井安全生產。很多井田區地下水中含有過量氯鹽和硫酸鹽，受滲流作用影響，礦井井筒常年受到侵蝕，原有的混凝土井筒遭到粉化，失去強度，嚴重威脅礦井安全。混凝土砌碹的礦井井筒遭到破壞的直接原因是水分攜帶鹽分在混凝土內部聚集并與之形成一系列化學反應，生成無粘聚性顆粒狀的石膏、鈣礬石、氫氧化鎂、鎂硅酸凝膠、硅灰石膏等，造成混凝土結構的水化產物逐漸減少，混凝土膨脹開裂，混凝土截面、重量以及強度嚴重損失，嚴重威脅采礦安全。因此，鹽分侵蝕礦井井筒造成井筒腐蝕這一問題一直是煤礦安全生產中經常面對且十分棘手的難題。

目前，解決混凝土腐蝕的方法，一是在建造時采用抗硫酸鹽腐蝕水泥建造，但對于已受腐蝕的井筒而言為時已晚；二是在混凝土結構表面涂刷一層防護膜，但此方法是解決從混凝土表面侵蝕入滲的問題，對于從內向外腐蝕的井筒而言又是不可行；三是通過在井筒壁后注漿加固的方法延緩混凝土腐蝕的時間，但由于地下水侵蝕是一個長期動態的過程，注漿法并不能從根本上隔斷鹽分對混凝土的腐蝕作用，時間一長，所注漿液同樣會遭到鹽分侵蝕，礦井井筒腐蝕問題一直存在，其結構穩定性仍堪憂，并嚴重威脅采礦生產中人員與機械的安全。因此，急需一種長期有效動態持續的方法抑制地下水中離子侵蝕過程，進而維持礦井井筒的安全穩定。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于，提供一種用于防止礦井混凝土井筒受離子侵蝕破壞的電遷移裝置，解決現有技術中的離子侵蝕破壞方法難以從根本上解決礦井混凝土井筒的侵蝕破壞的技術問題。

為了解決上述技術問題，本申請采用如下技術方案予以實現：

一種用于防止礦井混凝土井筒受離子侵蝕破壞的電遷移裝置，包括一端插入井筒頂部的井壁內的正極電極，正極電極的另一端沿著井筒的徑向向外輻射插入井筒周圍的地層圍巖中；

還包括一端插入井筒靠近底板的底部的井壁內的負極電極，負極電極的另一端沿著井筒的徑向向外輻射插入井筒周圍的地層圍巖中；

所述的正極電極的另一端與電源的正極相連，負極電極的另一端與電源的負極相連，使得井筒、正極電極、負極電極和電源串聯形成一個導電回路。

本發明化具有如下技術特征：

在井筒的同一軸截面上，設置有兩個正極電極和兩個負極電極，兩個正極電極安裝在井筒頂部的井壁上，兩個負極電極安裝在井筒靠近底板的底部的井壁上且兩側的井壁上各安裝一個負極電極；

所述的井筒為對稱結構，以垂直底板的井筒對稱面為對稱面，正極電極和負極電極呈面對稱布設，對稱面兩側的正極電極和負極電極分別串聯在兩個獨立的所述的導電回路中。

在井筒的同一軸截面上的兩個獨立的所述的導電回路組成一個電遷移單元，所述的井筒的井壁上沿著軸向均勻布設有多個所述的電遷移單元。