本網(wǎng)訊 2025年，中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽劉青楓團(tuán)隊獲得了金獎。

　　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、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，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)隊重點對新型注漿材料的配合比和性能進(jìn)行了試驗，尤其是膨脹特性、早強特性等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)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(xiàn)了早強、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。并對新型讓壓錨桿進(jìn)行了力學(xué)分析和模擬，設(shè)計了新型高強讓壓錨桿。

破解加固難題 新型注漿材料引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)升級

　　長期以來，傳統(tǒng)注漿材料存在凝結(jié)時間長、強度增長慢、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)鍵試驗中，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)某組配方雖早期強度達(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)三天泡在實驗室，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，實現(xiàn)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(fā)成功，不僅填補了復(fù)雜地質(zhì)條件下高效加固材料的技術(shù)空白，更推動了行業(yè)從“被動支護(hù)” 向“主動加固” 的理念轉(zhuǎn)變，實現(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，為我國地下工程的安全建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展注入了強勁動力。​

新型錨桿開啟支護(hù)工藝革新之路

　　長期以來，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)相互獨立，不僅耗費大量人力、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。在面對復(fù)雜地質(zhì)條件時，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)強度不足、時效性差等問題，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)隊敏銳地察覺到了這一行業(yè)痛點，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)隊面臨著諸多技術(shù)難題。在設(shè)計一體化錨桿結(jié)構(gòu)時，如何確保鉆孔、注漿和錨固功能在同一桿體上高效協(xié)同運作成為了首要挑戰(zhàn)。

　　劉青楓同學(xué)帶領(lǐng)團(tuán)隊成員日夜奮戰(zhàn)，經(jīng)過無數(shù)次的理論計算、模擬分析和試驗驗證，不斷優(yōu)化錨桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計。他們嘗試了多種材料組合和結(jié)構(gòu)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(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行反復(fù)測試與改進(jìn)。 ​

　　經(jīng)過數(shù)百天的不懈努力，團(tuán)隊終于成功研發(fā)出了具有自主知識產(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，實現(xiàn)了支護(hù)工序的高度集成化和自動化。在實際應(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。​

虛實結(jié)合：劉青楓團(tuán)隊推動讓壓錨桿技術(shù)升級

　　河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院的劉青楓團(tuán)隊，憑借其在工程領(lǐng)域的深厚積累與創(chuàng)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(hù)技術(shù)水平提供了堅實的理論支撐與實踐指導(dǎo)。

　　面對礦山實際工況中讓壓錨桿受力復(fù)雜、難以直觀監(jiān)測與分析的難題，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)隊迅速組建了一支集機(jī)電工程、計算機(jī)模擬技術(shù)人員構(gòu)成的跨學(xué)科攻堅小組，全力投入到讓壓錨桿受力模擬的研究中。​

　　團(tuán)隊首先對礦山巷道的地質(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，對模型的精度與計算效率提出了極高要求。劉青楓帶領(lǐng)團(tuán)隊成員日夜鉆研，查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)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(guān)鍵部位進(jìn)行了精細(xì)化建模，團(tuán)隊經(jīng)過上百次失敗，終于順利完成了參數(shù)調(diào)整與模擬測試，通過對比16次模型的模擬結(jié)果與實際試驗數(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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　　為了驗證模擬結(jié)果的可靠性，劉青楓團(tuán)隊開展了一系列室內(nèi)物理模擬試驗。在室內(nèi)試驗中，團(tuán)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(shè)備模擬不同的地壓環(huán)境，對錨桿的受力情況進(jìn)行實時監(jiān)測。劉青楓常常守在試驗設(shè)備和電腦旁，仔細(xì)觀察每一個數(shù)據(jù)的變化，不放過任何一個細(xì)節(jié)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)模擬試驗結(jié)果與模擬結(jié)果高度吻合時，他興奮地與團(tuán)隊成員擊掌相慶，但同時也沒有放松對試驗的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，繼續(xù)對試驗過程進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高試驗精度。​

　　如今，劉青楓團(tuán)隊并未滿足于現(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，實現(xiàn)礦山支護(hù)的實時監(jiān)測與動態(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)新動力。

實驗室里的“緩沖”突破

　　河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院劉青楓團(tuán)隊始終扎根實驗室，歷經(jīng)無數(shù)次試驗與探索，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)對復(fù)雜工況。劉青楓敏銳地意識到，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，開啟了漫長而艱辛的研發(fā)之路。​

　　劉青楓帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)新型注漿材料的過程中，劉青楓幾乎把實驗室當(dāng)成了自己的第二個家。為了找到最優(yōu)的原料配比，他帶領(lǐng)團(tuán)隊對膨脹劑、普通硅酸鹽水泥、早強劑等多種原料進(jìn)行了市場調(diào)研，從市場中選取性能穩(wěn)定、評價較好的原材料，并對這些原材料進(jìn)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(dāng)同事們走進(jìn)實驗室時，常常能看到劉青楓已經(jīng)穿著工作服，專注地盯著實驗儀器，記錄著各項數(shù)據(jù);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(jié)果，時而與團(tuán)隊成員激烈地討論著改進(jìn)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(xù)三天三夜守在恒溫箱旁，每隔一小時就記錄一次數(shù)據(jù)。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(dāng)發(fā)現(xiàn)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(xì)致的試驗中，反復(fù)驗證這一結(jié)果的穩(wěn)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(tuán)隊成員對每一次試驗的膨脹數(shù)據(jù)進(jìn)行精確到小數(shù)點后三位的記錄，并且要進(jìn)行多次平行試驗，確保數(shù)據(jù)的可靠性。有一次，由于實驗儀器的微小誤差，導(dǎo)致兩組平行試驗的結(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，直到獲得穩(wěn)定一致的數(shù)據(jù)才肯罷休。他常對團(tuán)隊成員說：“實驗室里的每一個數(shù)據(jù)都關(guān)系到工程安全，容不得半點馬虎。”​

　　經(jīng)過無數(shù)個日夜的奮戰(zhàn)，劉青楓團(tuán)隊終于研發(fā)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(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，劉青楓同樣在實驗室里傾注了大量心血。為了設(shè)計出能有效釋放圍巖壓力的三級讓壓結(jié)構(gòu)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊深入分析礦山巷道變形機(jī)理，制作了無數(shù)個結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行力學(xué)性能測試。他常常親自操作試驗機(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。有一次，為了測試讓壓錨桿在極限壓力下的表現(xiàn)，劉青楓和團(tuán)隊成員連續(xù)加班一周，對不同結(jié)構(gòu)設(shè)計的錨桿進(jìn)行了反復(fù)測試。當(dāng)看到某一設(shè)計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，他激動地說：“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)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過調(diào)整各個讓壓環(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)隊成員在實驗室里無數(shù)次的試驗、失敗與重來，是他們對科研事業(yè)的執(zhí)著與堅守。他們用實際行動詮釋了科研工作者嚴(yán)謹(jǐn)求實、刻苦鉆研的精神，詮釋了大國工匠精神，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)

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