2025年，中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽劉青楓團(tuán)隊(duì)獲得了金獎(jiǎng)。

　　劉青楓，河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院建筑工程學(xué)院學(xué)生，他帶領(lǐng)消防工程技術(shù)、工程造價(jià)、建筑工程技術(shù)等專業(yè)的10余名學(xué)生組成“剛?cè)嵯酀?jì)”錨桿技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，依托學(xué)院平頂山市新型建筑材料與加固工程技術(shù)研究中心，成功開啟了新型讓壓錨桿的研創(chuàng)之旅，實(shí)現(xiàn)了“以賽促學(xué)、以賽促創(chuàng)”的新篇章。

　　在研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)對(duì)新型注漿材料的配合比和性能進(jìn)行了試驗(yàn)，尤其是膨脹特性、早強(qiáng)特性等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入探索，通過篩選市場(chǎng)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(yàn)，實(shí)現(xiàn)了早強(qiáng)、抗裂和微膨脹等工程特性，克服了傳統(tǒng)注漿材料的不足，使注漿材料可以和圍巖裂縫更好的粘接。并對(duì)新型讓壓錨桿進(jìn)行了力學(xué)分析和模擬，設(shè)計(jì)了新型高強(qiáng)讓壓錨桿。

破解加固難題 新型注漿材料引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)升級(jí)

　　長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)注漿材料存在凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度增長(zhǎng)慢、膨脹率不足等問題，在復(fù)雜地質(zhì)條件下難以形成有效支護(hù)。由劉青楓帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)數(shù)年攻關(guān)，成功研發(fā)出一種新型高性能注漿材料，為解決這一行業(yè)難題提供了全新方案。?

　　在一次關(guān)鍵試驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)某組配方雖早期強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，但7天后出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，這意味著可能導(dǎo)致二次裂隙。為解決這一問題，劉青楓連續(xù)三天泡在實(shí)驗(yàn)室，逐一調(diào)整膨脹劑種類與摻量，最終通過優(yōu)化配方，選取了合適的材料配合比，實(shí)現(xiàn)了材料滲透性強(qiáng)、強(qiáng)度高、補(bǔ)償收縮等功能。?

　　新型注漿材料的研發(fā)成功，不僅填補(bǔ)了復(fù)雜地質(zhì)條件下高效加固材料的技術(shù)空白，更推動(dòng)了行業(yè)從“被動(dòng)支護(hù)” 向“主動(dòng)加固” 的理念轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了錨桿與注漿材料協(xié)同支護(hù)的理想支護(hù)結(jié)構(gòu)，為未來錨桿支護(hù)和注漿材料的發(fā)展提供了新的視角，為我國(guó)地下工程的安全建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。?

新型錨桿開啟支護(hù)工藝革新之路

　　長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)的礦山巷道支護(hù)工序繁瑣復(fù)雜，鉆孔、安裝錨桿、注漿等環(huán)節(jié)相互獨(dú)立，不僅耗費(fèi)大量人力、物力，而且施工效率低下，難以滿足現(xiàn)代礦山快速開采的需求。在面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)，如松軟破碎圍巖、高地應(yīng)力區(qū)域，傳統(tǒng)支護(hù)方式更是暴露出支護(hù)強(qiáng)度不足、時(shí)效性差等問題，嚴(yán)重制約了礦山的安全生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展。?

　　劉青楓團(tuán)隊(duì)敏銳地察覺到了這一行業(yè)痛點(diǎn)，決心通過科技創(chuàng)新攻克這一難題。研發(fā)過程并非一帆風(fēng)順，團(tuán)隊(duì)面臨著諸多技術(shù)難題。在設(shè)計(jì)一體化錨桿結(jié)構(gòu)時(shí)，如何確保鉆孔、注漿和錨固功能在同一桿體上高效協(xié)同運(yùn)作成為了首要挑戰(zhàn)。

　　劉青楓同學(xué)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員日夜奮戰(zhàn)，經(jīng)過無數(shù)次的理論計(jì)算、模擬分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，不斷優(yōu)化錨桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。他們嘗試了多種材料組合和結(jié)構(gòu)形式，對(duì)錨桿的桿體強(qiáng)度、注漿通道的密封性、錨固端的錨固力等關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行反復(fù)測(cè)試與改進(jìn)。 ?

　　經(jīng)過數(shù)百天的不懈努力，團(tuán)隊(duì)終于成功研發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(shí)現(xiàn)了支護(hù)工序的高度集成化和自動(dòng)化。在實(shí)際應(yīng)用中，操作人員只需通過操控設(shè)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(shí)間，提高了施工效率。與傳統(tǒng)支護(hù)方式相比，有效降低了人工成本和施工風(fēng)險(xiǎn)。?

虛實(shí)結(jié)合：劉青楓團(tuán)隊(duì)推動(dòng)讓壓錨桿技術(shù)升級(jí)

　　河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院的劉青楓團(tuán)隊(duì)，憑借其在工程領(lǐng)域的深厚積累與創(chuàng)新精神，運(yùn)用三維建模軟件，對(duì)讓壓錨桿受力情況展開深入研究，為提升礦山支護(hù)技術(shù)水平提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐與實(shí)踐指導(dǎo)。

　　面對(duì)礦山實(shí)際工況中讓壓錨桿受力復(fù)雜、難以直觀監(jiān)測(cè)與分析的難題，劉青楓深知傳統(tǒng)研究方法的局限性。他敏銳地察覺到，軟件模擬技術(shù)能夠在虛擬環(huán)境中構(gòu)建高精度的力學(xué)模型，模擬錨桿在不同地質(zhì)條件、載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)，為深入理解其工作機(jī)制提供了可能。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)迅速組建了一支集機(jī)電工程、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)人員構(gòu)成的跨學(xué)科攻堅(jiān)小組，全力投入到讓壓錨桿受力模擬的研究中。?

　　團(tuán)隊(duì)首先對(duì)礦山巷道的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面收集與整理，包括巖石的力學(xué)參數(shù)、地應(yīng)力分布、巷道的幾何尺寸等關(guān)鍵信息。這些數(shù)據(jù)如同構(gòu)建模擬大廈的基石，其準(zhǔn)確性直接影響著模擬結(jié)果的可靠性。

　　在構(gòu)建模型的過程中，團(tuán)隊(duì)遭遇了諸多技術(shù)難題。讓壓錨桿的特殊結(jié)構(gòu)，尤其是其讓壓機(jī)制，涉及到復(fù)雜的力學(xué)問題與非線性變形問題，對(duì)模型的精度與計(jì)算效率提出了極高要求。劉青楓帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員日夜鉆研，查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，嘗試不同的建模方法與算法。他們對(duì)錨桿的桿體、讓壓元件等關(guān)鍵部位進(jìn)行了精細(xì)化建模，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過上百次失敗，終于順利完成了參數(shù)調(diào)整與模擬測(cè)試，通過對(duì)比16次模型的模擬結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終選定了一種能夠準(zhǔn)確反映讓壓元件力學(xué)特性構(gòu)件，優(yōu)化了其受力情況。

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　　為了驗(yàn)證模擬結(jié)果的可靠性，劉青楓團(tuán)隊(duì)開展了一系列室內(nèi)物理模擬試驗(yàn)。在室內(nèi)試驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)按照實(shí)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(shè)備模擬不同的地壓環(huán)境，對(duì)錨桿的受力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。劉青楓常常守在試驗(yàn)設(shè)備和電腦旁，仔細(xì)觀察每一個(gè)數(shù)據(jù)的變化，不放過任何一個(gè)細(xì)節(jié)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)模擬試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果高度吻合時(shí)，他興奮地與團(tuán)隊(duì)成員擊掌相慶，但同時(shí)也沒有放松對(duì)試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，繼續(xù)對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高試驗(yàn)精度。?

　　如今，劉青楓團(tuán)隊(duì)并未滿足于現(xiàn)有的成果，他們正繼續(xù)深入研究，進(jìn)一步拓展三維建模技術(shù)在礦山支護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，探索如何將模擬結(jié)果與智能化支護(hù)系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)礦山支護(hù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)控。他們的努力，如同在礦山支護(hù)技術(shù)的海洋中點(diǎn)亮了一盞明燈，引領(lǐng)著行業(yè)朝著更加安全、高效的方向發(fā)展，為我國(guó)礦山開采事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了源源不斷的創(chuàng)新動(dòng)力。

實(shí)驗(yàn)室里的“緩沖”突破

　　河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院劉青楓團(tuán)隊(duì)始終扎根實(shí)驗(yàn)室，歷經(jīng)無數(shù)次試驗(yàn)與探索，成功研發(fā)出新型注漿材料與讓壓錨桿，為行業(yè)技術(shù)升級(jí)貢獻(xiàn)了重要力量。?

　　隨著礦山開采深度不斷增加，傳統(tǒng)支護(hù)體系難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況。劉青楓敏銳地意識(shí)到，唯有從材料與結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行創(chuàng)新，才能突破這一技術(shù)瓶頸。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)平頂山市新型建筑材料與加固工程技術(shù)研究中心，開啟了漫長(zhǎng)而艱辛的研發(fā)之路。?

　　劉青楓帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)新型注漿材料的過程中，劉青楓幾乎把實(shí)驗(yàn)室當(dāng)成了自己的第二個(gè)家。為了找到最優(yōu)的原料配比，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)膨脹劑、普通硅酸鹽水泥、早強(qiáng)劑等多種原料進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)研，從市場(chǎng)中選取性能穩(wěn)定、評(píng)價(jià)較好的原材料，并對(duì)這些原材料進(jìn)行為期6個(gè)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(yàn)。每天清晨，當(dāng)同事們走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，常常能看到劉青楓已經(jīng)穿著工作服，專注地盯著實(shí)驗(yàn)儀器，記錄著各項(xiàng)數(shù)據(jù);深夜的實(shí)驗(yàn)室里，也總能看到他忙碌的身影，時(shí)而眉頭緊鎖地分析試驗(yàn)結(jié)果，時(shí)而與團(tuán)隊(duì)成員激烈地討論著改進(jìn)方案。?

　　有一次，為了測(cè)試不同溫度下材料的性能變化，劉青楓連續(xù)三天三夜守在恒溫箱旁，每隔一小時(shí)就記錄一次數(shù)據(jù)。長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)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(dāng)發(fā)現(xiàn)某一組配比的材料在早期強(qiáng)度上有了明顯提升時(shí)，他疲憊的臉上露出了欣慰的笑容，隨即又投入到更細(xì)致的試驗(yàn)中，反復(fù)驗(yàn)證這一結(jié)果的穩(wěn)定性。?

　　在研究材料的膨脹率時(shí)，劉青楓更是精益求精。他要求團(tuán)隊(duì)成員對(duì)每一次試驗(yàn)的膨脹數(shù)據(jù)進(jìn)行精確到小數(shù)點(diǎn)后三位的記錄，并且要進(jìn)行多次平行試驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的可靠性。有一次，由于實(shí)驗(yàn)儀器的微小誤差，導(dǎo)致兩組平行試驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)了細(xì)微偏差，劉青楓立刻要求重新進(jìn)行試驗(yàn)，直到獲得穩(wěn)定一致的數(shù)據(jù)才肯罷休。他常對(duì)團(tuán)隊(duì)成員說：“實(shí)驗(yàn)室里的每一個(gè)數(shù)據(jù)都關(guān)系到工程安全，容不得半點(diǎn)馬虎。”?

　　經(jīng)過無數(shù)個(gè)日夜的奮戰(zhàn)，劉青楓團(tuán)隊(duì)終于研發(fā)出具有早強(qiáng)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(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供了有力保障。

　　在讓壓錨桿的研發(fā)中，劉青楓同樣在實(shí)驗(yàn)室里傾注了大量心血。為了設(shè)計(jì)出能有效釋放圍巖壓力的三級(jí)讓壓結(jié)構(gòu)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深入分析礦山巷道變形機(jī)理，制作了無數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。他常常親自操作試驗(yàn)機(jī)，觀察錨桿在不同壓力下的變形情況，仔細(xì)研究結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。有一次，為了測(cè)試讓壓錨桿在極限壓力下的表現(xiàn)，劉青楓和團(tuán)隊(duì)成員連續(xù)加班一周，對(duì)不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錨桿進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試。當(dāng)看到某一設(shè)計(jì)的錨桿能夠通過自身結(jié)構(gòu)變形巧妙釋放壓力，且桿體完好無損時(shí)，他激動(dòng)地說：“這就是我們想要的結(jié)果!” 但他并沒有就此滿足，而是繼續(xù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過調(diào)整各個(gè)讓壓環(huán)節(jié)的參數(shù)，進(jìn)一步提高讓壓量和穩(wěn)定性。?

　　如今，劉青楓團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果有效提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少了工程返修次數(shù)。這些成果的背后，是劉青楓和團(tuán)隊(duì)成員在實(shí)驗(yàn)室里無數(shù)次的試驗(yàn)、失敗與重來，是他們對(duì)科研事業(yè)的執(zhí)著與堅(jiān)守。他們用實(shí)際行動(dòng)詮釋了科研工作者嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、刻苦鉆研的精神，詮釋了大國(guó)工匠精神，為礦山支護(hù)技術(shù)的發(fā)展寫下了濃墨重彩的一筆。(魏豪 張曉東)