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井下开采设备的环境特点与设备腐蚀状况
　　煤矿开采作为一种特殊行业，受到多方面因素的制约，尤其受地下地质以及恶劣环境的影响，与地面生产有很大区别，特别是井下设备以及材料选择上的表现尤为明显。根据目前我国煤炭工业的生产水平和矿井设计的要求，大、中型矿井的开采年限一般都要求50年以上，有的甚至超过100年，属于永久性工程。但是作为矿井主要材料的钢铁制品，由于井下相对湿度大，风俗高等恶劣条件的作用，锈蚀情况相当严重，日常维护困难。尤其是立井井筒装备、提升容器以及各种管路，普遍受腐蚀的影响，最严重的地区井筒装备只有10年就得停产而全面更换，造成大量的经济损失。为了延长井下设备的使用寿命，减少停产维修时间，提高煤炭产量，认真搞好矿山设备特别是井筒装备的防腐蚀工作具有重要意义。
 
　　煤炭生产建设是地下作业，井下见不到阳光，又有水，火，瓦斯，地热，地压的顶板冒落等灾害的威胁。因此，为了保证安全生产，在生产、施工中要注意采取预防措施，同井下突然涌水，煤层自燃火灾，瓦斯、煤尘爆炸、瓦斯突出，冲击地压，高低温，泥石流，顶板冒落，塌方等灾害作斗争。同时还要把新鲜空气送往井下各个工作场所，把水送到采掘工作面，进行通风。防尘。和降温，改善作业环境，及时支护巷道和采煤工作面，防止冒顶事故发生，搞好瓦斯抽放和个人防护，防止煤尘，岩尘和有害气体对工人身体健康的危害。这些特点又决定了煤矿工人劳动条件艰苦，经常要保持高度警惕，防止意外事故发生，及时采取预防措施，确保安全生产。因为恶劣的井下环境，需要经常保证新鲜风流送到井下，使得供氧充足，加上井下一些有害气体和很高的温度，加速了井下金属的腐蚀。
 
　　煤矿开采系统的设备多处于井下阴暗、潮湿、含腐蚀性气体的空气或酸性矿井水的环境中，因此，更容易发生腐蚀。
 
　　矿井中存在着诸多不利的腐蚀环境，主要包括以下几方面：
 
　　1,空气环境。矿井空气中常混入可燃性气体、毒气和煤尘，如CH4,CO、H2S及SO2等，如果这些有害气体与水结合，将会促进金属腐蚀。在开采作业过程中所产生的煤尘或岩石的小颗粒，由于其表面积大，活性更高，吸附有害气体后，也可形成腐蚀性尘埃。由于矿井开采是在地下深处进行，空气相对湿度很高，大多在95%以上，因此在金属表面极易形成一层很薄的水膜，另外，由于井下通风的需要，过量的空气提供了富氧气氛，这些都为了钢铁腐蚀营造了有利的空气条件。
 
　　2,水环境。煤矿井下涌水主要来自含水的岩层，因此矿井水的成分很复杂，其中含有各种阴阳离子，再加矿井水的酸碱性，这也为金属的腐蚀提供了有利的条件。（如图1）
 
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　　图1 煤矿井下潮湿的工作环境
 
　　3,土壤环境。矿井周围和井筒上部多为土壤层，长期受到矿井淋水和大气的污染。土壤中含有可溶性盐、氯离子、有机酸、氧、微生物以及杂散电流等，都会影响土壤的电导率，从而加速金属结构的腐蚀。
 
　　煤矿矿井主要分为井筒和巷道两部分，井筒分为主井、副井、和风井等。煤炭行业腐蚀的设备主要以井筒装备腐蚀为主，它包括罐道、罐梁、梯子间、管路、电缆、井底金属支撑结构，以及托管梁、电缆支架、过卷装置等。煤矿井筒装备是矿井井筒提升、排水、采掘、运输的固定钢铁装置，是矿井的咽喉部分。它深埋于地层中，含介质、水质及其变化会对井壁混凝土产生腐蚀破坏。由于复杂的地质条件和环境因素，在服役过程中既承受荷载作用，又经受着有害环境的化学作用。由于力学过程与化学过程的双重和多重破坏作用，致使大量井壁结构过早失效。
 
　　鉴于井下的特殊环境，金属腐蚀问题比较严重，（如图2）尤其是立井井筒装备，提升容器，各种管路普遍受到腐蚀影响，最严重的地区井筒装备使用只有十年就得停产而全部更换，造成很大的经济损失。井下开采的煤矿一般都需要提升、运输、通风、排水、供电、供水、供气、通信、照明、采煤、掘进等系统，以保证安全生产和持续稳产，这些系统也受到不同程度的腐蚀。
 
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　　图2 煤矿生产设备中金属结构的腐蚀
 
　　我国煤矿由于金属腐蚀每年造成的经济损失约为每吨1元钱和1kg钢铁材料，约占煤炭总产值的百分之四。据专家们估计，煤炭系统每年因腐蚀造成的损失超过10亿元。而煤炭行业所用的水泥等非金属材料也会受到严重的腐蚀。以生产矿用炸药的化工厂为例，硝酸铵水解产生的硝酸和铵离子会严重腐蚀钢铁、水泥构筑物，恶化工作环境，影响工人健康。可见，防腐蚀问题是煤炭行业一项极为艰巨的任务。（煤炭行业原材料化工以及深加工不在本次调查范围，在此不做详述。）
 

　　在煤矿的井筒里和井下，金属材料发生的主要是电化学腐蚀，是矿山机械构件腐蚀破坏的主要形式。在煤矿井下的有害气体中，二氧化硫影响特别大，二氧化硫易溶于水，与水作用成为亚硫酸。因此，煤矿井下空气中的二氧化硫会加速金属的大气腐蚀，特别是对于钢铁构件，他们不耐酸，耐蚀较为严重。大气腐蚀在煤矿井下基本上有两种类型，一种是过湿大气腐蚀，一种潮湿大气腐蚀。在煤矿井筒的中、上部和井巷中金属表面形成的水膜较薄，氧的去极化作用不受阻碍，因此，金属的腐蚀速度最快。