本發(fā)明屬于深部煤礦支護(hù)材料防腐蝕領(lǐng)域，尤其涉及一種深部煤礦錨索注漿緩蝕劑的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、深部煤礦工程地質(zhì)環(huán)境呈現(xiàn)典型的“高地應(yīng)力-高滲透壓-高溫度”及強(qiáng)采動(dòng)擾動(dòng)復(fù)合作用特征（即“三高一擾動(dòng)”），巷道圍巖的大變形控制高度依賴(lài)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系。在深部煤礦開(kāi)采作業(yè)中，其復(fù)雜且惡劣的地質(zhì)條件和作業(yè)環(huán)境對(duì)錨索錨固系統(tǒng)提出了極高要求。但是，深部特殊地質(zhì)力學(xué)環(huán)境導(dǎo)致錨索服役面臨嚴(yán)峻的電化學(xué)腐蝕威脅，一旦錨索發(fā)生腐蝕，其力學(xué)性能會(huì)顯著下降，可能導(dǎo)致錨固失效，進(jìn)而引發(fā)巷道坍塌等嚴(yán)重安全事故，不僅威脅作業(yè)人員的生命安全，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，頻繁更換因腐蝕損壞的錨索，會(huì)大幅增加開(kāi)采成本和維護(hù)工作量，嚴(yán)重影響煤礦開(kāi)采的效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，錨索錨固的防腐蝕對(duì)于深部煤礦的安全生產(chǎn)和高效運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。

2、工程實(shí)踐表明，采用硅酸鹽基注漿錨固的支護(hù)結(jié)構(gòu)中，錨索自由段與錨固段因材料體系的結(jié)構(gòu)協(xié)同性差異（碳素鋼錨索體與硅酸鹽注漿體），在圍巖裂隙水滲流作用下形成局域微電池效應(yīng)，其電位差可達(dá)200-500mv，構(gòu)成典型的電偶腐蝕微環(huán)境系統(tǒng)。氯離子侵蝕作為主導(dǎo)性腐蝕誘發(fā)因子，其作用機(jī)理具有多尺度特征：在微觀層面，硅酸鹽注漿體多孔結(jié)構(gòu)（孔隙率15-25%）內(nèi)堿性溶液（ph≈12）可在錨索表面生成致密的fe3o4/γ-fe2o3鈍化膜，但cl-通過(guò)吸附競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制破壞鈍化膜自修復(fù)過(guò)程；在細(xì)觀層面，注漿體抗?jié)B性不足（滲透系數(shù)＞1×10-7?cm/s）導(dǎo)致圍巖裂隙水（cl-濃度常＞500mg/l）在毛細(xì)作用與滲透壓驅(qū)動(dòng)下形成優(yōu)勢(shì)滲流通道；在宏觀層面，圍巖構(gòu)造應(yīng)力釋放引發(fā)注漿體-圍巖界面產(chǎn)生0.1-0.5mm級(jí)動(dòng)態(tài)裂縫，誘發(fā)錨索基體直接暴露于高cl-腐蝕介質(zhì)環(huán)境。

3、現(xiàn)行防護(hù)技術(shù)存在顯著局限性：熱浸鋅鍍層在圍巖剪切位移作用下易發(fā)生晶間剝離；有機(jī)防腐涂層受高地溫（＞45℃）及機(jī)械損傷影響出現(xiàn)老化失效；pe護(hù)套因圍巖大變形產(chǎn)生應(yīng)力集中破損。相較而言，化學(xué)緩蝕劑技術(shù)目前發(fā)展前景廣，具有無(wú)毒環(huán)保、不受金屬結(jié)構(gòu)影響、發(fā)揮效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。選擇合適的緩蝕劑可以有效減緩腐蝕速率，維持深部煤礦巷道穩(wěn)定?；瘜W(xué)緩蝕劑技術(shù)通過(guò)分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多機(jī)制協(xié)同防護(hù)：陽(yáng)極型緩蝕劑（如亞硝酸鹽）通過(guò)促進(jìn)γ-feooh穩(wěn)定相生成提高鈍化膜自修復(fù)能力；陰極型緩蝕劑（如鉬酸鹽）抑制氧還原反應(yīng)的電子遷移率；有機(jī)胺類(lèi)混合型緩蝕劑則通過(guò)吸附成膜機(jī)制（遵循langmuir吸附模型）降低金屬表面活性位點(diǎn)密度。實(shí)驗(yàn)表明，摻入2.5%復(fù)合緩蝕劑的注漿體可使q235鋼腐蝕速率從0.25mm/a降至0.03mm/a，同時(shí)與納米sio2改性注漿體形成協(xié)同抗?jié)B體系（滲透系數(shù)降低至5×10-9?cm/s），顯著提升深部巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的全生命周期可靠性。因此，開(kāi)發(fā)一種適用于深部煤礦環(huán)境的錨索注漿緩蝕劑，已成為當(dāng)前煤礦支護(hù)技術(shù)研究的重要方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的之一在于提供一種內(nèi)摻于錨固材料的深部煤礦錨索注漿緩蝕劑，該緩蝕劑適用于深部煤礦錨索注漿錨固材料，不會(huì)造成不良影響。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：

3、一種深部煤礦錨索注漿緩蝕劑，所述注漿緩蝕劑由cr2o3和na3po4組成；

4、所述注漿緩蝕劑采用以下步驟制得：

5、將cr2o3與na3po4加入氣流粉碎機(jī)中，粉碎至d50≤15μm，混合度cv值＜5%，所述氣流粉碎機(jī)的壓力為0.8?mpa。

6、優(yōu)選地，所述cr2o3和na3po4的質(zhì)量之比為1～5：1。

7、本技術(shù)的目的之二在于提供一種深部煤礦錨索注漿緩蝕劑的使用方法。

8、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：

9、一種深部煤礦錨索注漿緩蝕劑的使用方法，包括以下步驟：

10、（1）氣流粉碎預(yù)混，將cr2o3與na3po4加入氣流粉碎機(jī)中，粉碎至d50≤15μm，混合度cv值＜5%，制得預(yù)混緩蝕劑，所述氣流粉碎機(jī)的壓力為0.8?mpa；

11、（2）振動(dòng)梯度摻入，分三次按50%、30%和20%的比例將預(yù)混緩蝕劑摻入c50普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.32，每次摻入后以高頻振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)5?min，制得注漿試樣；

12、（3）成型與養(yǎng)護(hù)，將注漿試樣制成4?cm3的標(biāo)準(zhǔn)試塊，將試塊置于恒溫恒濕試驗(yàn)箱中同步啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)施加0.1hz低頻振動(dòng)，通過(guò)plc控制器分快速凝結(jié)期和成膜期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)完成后，制得錨固試樣g；

13、（4）破碎與浸漬，將錨固試樣g破碎，將碎樣轉(zhuǎn)移至浸提容器中，注入去離子水，將浸提容器置于恒溫震蕩水浴槽中連續(xù)浸漬；浸漬結(jié)束后，將浸提液過(guò)濾，收集濾液作為模擬孔隙液，將預(yù)處理錨索試件浸于浸提液中靜置，建立腐蝕介質(zhì)接觸界面，制得錨索試件g。

14、優(yōu)選地，步驟（2）中，所述高頻振動(dòng)臺(tái)的頻率為100?hz，振幅為2?mm。

15、優(yōu)選地，步驟（3）中，所述快速凝結(jié)期為0～1d，溫度梯度以0.625℃/h的升溫速率從30℃升至45℃，濕度以0.625rh/h的速率由95%→80%?rh，同步施加0.3?mpa軸向壓力與0.1?hz振動(dòng)載荷。

16、優(yōu)選地，步驟（3）中，所述成膜期為1d～7d，恒溫40℃、濕度85%?rh，疊加0.5?mpa圍壓與0.05?hz動(dòng)態(tài)水壓，誘導(dǎo)cr3+/po43-在錨索-漿體界面富集成膜。

17、優(yōu)選地，步驟（4）中，所述碎樣的粒徑≤5?mm；采用顎式破碎機(jī)將錨固試樣g破碎，將碎樣轉(zhuǎn)移至密閉聚四氟乙烯浸提容器中，按固液比1:1.67注入去離子水；將容器置于恒溫震蕩水浴槽中，設(shè)定溫度為25±0.5℃，震蕩頻率為2?hz，連續(xù)浸漬48?h；浸漬結(jié)束后，使用真空抽濾裝置對(duì)浸提液進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液作為模擬孔隙液，將預(yù)處理錨索試件浸于浸提液中48h，建立腐蝕介質(zhì)接觸界面，制得錨索試件g；所述真空抽濾裝置采用0.45μm的混合纖維素酯濾膜。

18、本發(fā)明的目之三在于提供一種深部煤礦錨索注漿緩蝕劑的應(yīng)用，本發(fā)明的緩蝕劑針對(duì)深部煤礦錨索注漿錨固材料，有效填補(bǔ)了深井煤礦緩蝕劑的部分空白，豐富了現(xiàn)有產(chǎn)品種類(lèi)，為深部煤礦開(kāi)采的防護(hù)工作提供更多選擇。該緩蝕劑能夠切實(shí)有效地抑制錨索注漿錨固材料在深部煤礦高濕度、高礦化度以及復(fù)雜應(yīng)力等惡劣環(huán)境下的腐蝕速率，極大延長(zhǎng)了錨固材料的使用壽命，保障了深部煤礦開(kāi)采過(guò)程中錨索結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

19、一種深部煤礦錨索注漿緩蝕劑的應(yīng)用，所述注漿緩蝕劑用于深部煤礦巷道錨索注漿材料中。

20、有益效果：

21、（1）本發(fā)明的緩蝕劑（cr2o3+na3po4）屬于無(wú)機(jī)緩蝕劑，配制方法簡(jiǎn)單僅需通過(guò)均勻緩和攪拌等基礎(chǔ)操作即可完成制備流程，大大降低生產(chǎn)難度與成本，且該緩蝕劑專(zhuān)門(mén)針對(duì)深部煤礦錨索注漿錨固材料研發(fā)，有效填補(bǔ)了深井煤礦緩蝕劑在類(lèi)型方面的部分空白，豐富了現(xiàn)有產(chǎn)品種類(lèi)，為深部煤礦開(kāi)采的防護(hù)工作提供了更多選擇。

22、（2）本發(fā)明的緩蝕劑在模擬實(shí)際深部煤礦環(huán)境中的緩蝕效率時(shí)明顯提高，能夠切實(shí)有效地抑制錨索注漿錨固材料在深部煤礦高濕度、高礦化度以及復(fù)雜應(yīng)力等惡劣環(huán)境下的腐蝕速率，極大延長(zhǎng)了錨固材料的使用壽命，保障了深部煤礦開(kāi)采過(guò)程中錨索結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

23、（3）本發(fā)明的緩蝕劑具備良好的兼容性，可直接內(nèi)摻于錨固注漿材料之中。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，該緩蝕劑不僅不會(huì)對(duì)錨固材料的凝固過(guò)程產(chǎn)生任何不良影響，在一定程度上還能促進(jìn)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使錨固材料的強(qiáng)度得到一定程度的提高。這一特性完美契合了錨索注漿錨固在實(shí)際應(yīng)用中的需求，為深部煤礦開(kāi)采工程的順利開(kāi)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。