河南質量工程職業學院劉青楓團隊錨桿技術創新記

2025年，中國大學生創業大賽劉青楓團隊獲得了金獎。

劉青楓，河南質量工程職業學院建筑工程學院學生，他帶領消防工程技術、工程造價、建筑工程技術等專業的10余名學生組成“剛柔相濟”錨桿技術創新團隊，依托學院平頂山市新型建筑材料與加固工程技術研究中心，成功開啟了新型讓壓錨桿的研創之旅，實現了“以賽促學、以賽促創”的新篇章。

在研發過程中，團隊重點對新型注漿材料的配合比和性能進行了試驗，尤其是膨脹特性、早強特性等關鍵環節進行了深入探索，通過篩選市場上23種配合料，最終選取了最合適的四種摻加料，并通過64次正交試驗，實現了早強、抗裂和微膨脹等工程特性，克服了傳統注漿材料的不足，使注漿材料可以和圍巖裂縫更好地粘接。并對新型讓壓錨桿進行了力學分析和模擬，設計了新型高強讓壓錨桿。

破解加固難題 新型注漿材料引領行業技術升級

長期以來，傳統注漿材料存在凝結時間長、強度增長慢、膨脹率不足等問題，在復雜地質條件下難以形成有效支護。由劉青楓帶領團隊歷經數年攻關，成功研發出一種新型高性能注漿材料，為解決這一行業難題提供了全新方案。

在一次關鍵試驗中，團隊發現某組配方雖早期強度達標，但7天后出現收縮現象，這意味著可能導致二次裂隙。為解決這一問題，劉青楓連續三天泡在實驗室，逐一調整膨脹劑種類與摻量，最終通過優化配方，選取了合適的材料配合比，實現了材料滲透性強、強度高、補償收縮等功能。

新型注漿材料的研發成功，不僅填補了復雜地質條件下高效加固材料的技術空白，更推動了行業從“被動支護” 向“主動加固” 的理念轉變，實現了錨桿與注漿材料協同支護的理想支護結構，為未來錨桿支護和注漿材料的發展提供了新的視角，為我國地下工程的安全建設與可持續發展注入了強勁動力。

新型錨桿開啟支護工藝革新之路

長期以來，傳統的礦山巷道支護工序繁瑣復雜，鉆孔、安裝錨桿、注漿等環節相互獨立，不僅耗費大量人力、物力，而且施工效率低下，難以滿足現代礦山快速開采的需求。在面對復雜地質條件時，如松軟破碎圍巖、高地應力區域，傳統支護方式更是暴露出支護強度不足、時效性差等問題，嚴重制約了礦山的安全生產與可持續發展。

劉青楓團隊敏銳地察覺到了這一行業痛點，決心通過科技創新攻克這一難題。研發過程并非一帆風順，團隊面臨著諸多技術難題。在設計一體化錨桿結構時，如何確保鉆孔、注漿和錨固功能在同一桿體上高效協同運作成為了首要挑戰。

劉青楓同學帶領團隊成員日夜奮戰，經過無數次的理論計算、模擬分析和試驗驗證，不斷優化錨桿的結構設計。他們嘗試了多種材料組合和結構形式，對錨桿的桿體強度、注漿通道的密封性、錨固端的錨固力等關鍵性能指標進行反復測試與改進。

經過數百天的不懈努力，團隊終于成功研發出了具有自主知識產權的鉆錨注一體化錨桿。該錨桿集鉆孔、注漿、錨固功能于一體，實現了支護工序的高度集成化和自動化。在實際應用中，操作人員只需通過操控設備，即可一次性完成鉆孔、注漿和錨桿安裝的全部過程，大大縮短了施工時間，提高了施工效率。與傳統支護方式相比，有效降低了人工成本和施工風險。

虛實結合：劉青楓團隊推動讓壓錨桿技術升級

河南質量工程職業學院的劉青楓團隊，憑借其在工程領域的深厚積累與創新精神，運用三維建模軟件，對讓壓錨桿受力情況展開深入研究，為提升礦山支護技術水平提供了堅實的理論支撐與實踐指導。

面對礦山實際工況中讓壓錨桿受力復雜、難以直觀監測與分析的難題，劉青楓深知傳統研究方法的局限性。他敏銳地察覺到，軟件模擬技術能夠在虛擬環境中構建高精度的力學模型，模擬錨桿在不同地質條件、載荷作用下的力學響應，為深入理解其工作機制提供了可能。于是，他帶領團隊迅速組建了一支集機電工程、計算機模擬技術人員構成的跨學科攻堅小組，全力投入到讓壓錨桿受力模擬的研究中。

團隊首先對礦山巷道的地質數據進行了全面收集與整理，包括巖石的力學參數、地應力分布、巷道的幾何尺寸等關鍵信息。這些數據如同構建模擬大廈的基石，其準確性直接影響著模擬結果的可靠性。

在構建模型的過程中，團隊遭遇了諸多技術難題。讓壓錨桿的特殊結構，尤其是其讓壓機制，涉及復雜的力學問題與非線性變形問題，對模型的精度與計算效率提出了極高要求。劉青楓帶領團隊成員日夜鉆研，查閱大量國內外文獻資料，嘗試不同的建模方法與算法。他們對錨桿的桿體、讓壓元件等關鍵部位進行了精細化建模，團隊經過上百次失敗，終于順利完成了參數調整與模擬測試，通過對比16次模型的模擬結果與實際試驗數據，最終選定了一種能夠準確反映讓壓元件力學特性構件，優化了其受力情況。

為了驗證模擬結果的可靠性，劉青楓團隊開展了一系列室內物理模擬試驗。在室內試驗中，團隊按照實際工程尺寸制作了讓壓錨桿模型與模擬巷道圍巖試件，通過加載設備模擬不同的地壓環境，對錨桿的受力情況進行實時監測。劉青楓常常守在試驗設備和電腦旁，仔細觀察每一個數據的變化，不放過任何一個細節。當發現模擬試驗結果與模擬結果高度吻合時，他興奮地與團隊成員擊掌相慶，但同時也沒有放松對試驗的嚴謹態度，繼續對試驗過程進行優化，進一步提高試驗精度。

如今，劉青楓團隊并未滿足于現有的成果，他們正繼續深入研究，進一步拓展三維建模技術在礦山支護領域的應用范圍，探索如何將模擬結果與智能化支護系統相結合，實現礦山支護的實時監測與動態調控。他們的努力，如同在礦山支護技術的海洋中點亮了一盞明燈，引領著行業朝著更加安全、高效的方向發展，為我國礦山開采事業的可持續發展注入了源源不斷的創新動力。

實驗室里的“緩沖”突破

河南質量工程職業學院劉青楓團隊始終扎根實驗室，歷經無數次試驗與探索，成功研發出新型注漿材料與讓壓錨桿，為行業技術升級貢獻了重要力量。

隨著礦山開采深度不斷增加，傳統支護體系難以應對復雜工況。劉青楓敏銳地意識到，唯有從材料與結構兩方面進行創新，才能突破這一技術瓶頸。于是，他帶領團隊一頭扎進平頂山市新型建筑材料與加固工程技術研究中心，開啟了漫長而艱辛的研發之路。

劉青楓帶領團隊研發新型注漿材料的過程中，劉青楓幾乎把實驗室當成了自己的第二個家。為了找到最優的原料配比，他帶領團隊對膨脹劑、普通硅酸鹽水泥、早強劑等多種原料進行了市場調研，從市場中選取性能穩定、評價較好的原材料，并對這些原材料進行為期6個多月，上百次的嘗試和探索，最終順利完成了新型注漿材料的組合試驗。每天清晨，當同事們走進實驗室時，常常能看到劉青楓已經穿著工作服，專注地盯著實驗儀器，記錄著各項數據；深夜的實驗室里，也總能看到他忙碌的身影，時而眉頭緊鎖地分析試驗結果，時而與團隊成員激烈地討論著改進方案。

有一次，為了測試不同溫度下材料的性能變化，劉青楓連續三天三夜守在恒溫箱旁，每隔一小時就記錄一次數據。長時間的高強度工作讓他雙眼布滿血絲，聲音也有些沙啞，但他絲毫沒有松懈。當發現某一組配比的材料在早期強度上有了明顯提升時，他疲憊的臉上露出了欣慰的笑容，隨即又投入到更細致的試驗中，反復驗證這一結果的穩定性。

在研究材料的膨脹率時，劉青楓更是精益求精。他要求團隊成員對每一次試驗的膨脹數據進行精確到小數點后三位的記錄，并且要進行多次平行試驗，確保數據的可靠性。有一次，由于實驗儀器的微小誤差，導致兩組平行試驗的結果出現了細微偏差，劉青楓立刻要求重新進行試驗，直到獲得穩定一致的數據才肯罷休。他常對團隊成員說：“實驗室里的每一個數據都關系到工程安全，容不得半點馬虎。”

經過無數個日夜的奮戰，劉青楓團隊終于研發出具有早強和微膨脹等特性的新型注漿材料。這款材料能夠更好地填充圍巖裂隙，顯著提高錨桿與圍巖的錨固力，為支護結構穩定性提供了有力保障。

在讓壓錨桿的研發中，劉青楓同樣在實驗室里傾注了大量心血。為了設計出能有效釋放圍巖壓力的三級讓壓結構，他帶領團隊深入分析礦山巷道變形機理，制作了無數個結構模型進行力學性能測試。他常常親自操作試驗機，觀察錨桿在不同壓力下的變形情況，仔細研究結構的受力特點。有一次，為了測試讓壓錨桿在極限壓力下的表現，劉青楓和團隊成員連續加班一周，對不同結構設計的錨桿進行了反復測試。當看到某一設計的錨桿能夠通過自身結構變形巧妙釋放壓力，且桿體完好無損時，他激動地說：“這就是我們想要的結果！” 但他并沒有就此滿足，而是繼續對結構進行優化，通過調整各個讓壓環節的參數，進一步提高讓壓量和穩定性。

如今，劉青楓團隊的研發成果有效提高了支護結構的穩定性，減少了工程返修次數。這些成果的背后，是劉青楓和團隊成員在實驗室里無數次的試驗、失敗與重來，是他們對科研事業的執著與堅守。他們用實際行動詮釋了科研工作者嚴謹求實、刻苦鉆研的精神，詮釋了大國工匠精神，為礦山支護技術的發展寫下了濃墨重彩的一筆。（魏豪 張曉東）