火星策略河南质量工程职业学院刘青枫团队锚杆技术创新记

2025年，中国大学生创业大赛刘青枫团队获得了金奖。

刘青枫，河南质量工程职业学院建筑工程学院学生，他带领消防工程技术、工程造价、建筑工程技术等专业的10余名学生组成“刚柔相济”锚杆技术创新团队，依托学院平顶山市新型建筑材料与加固工程技术研究中心，成功开启了新型让压锚杆的研创之旅，实现了“以赛促学、以赛促创”的新篇章。

在研发过程中，团队重点对新型注浆材料的配合比和性能进行了试验，尤其是膨胀特性、早强特性等关键环节进行了深入探索，通过筛选市场上23种配合料，最终选取了最合适的四种掺加料，并通过64次正交试验，实现了早强、抗裂和微膨胀等工程特性，克服了传统注浆材料的不足，使注浆材料可以和围岩裂缝更好地粘接。并对新型让压锚杆进行了力学分析和模拟，设计了新型高强让压锚杆。

破解加固难题新型注浆材料引领行业技术升级

长期以来，传统注浆材料存在凝结时间长、强度增长慢、膨胀率不足等问题，在复杂地质条件下难以形成有效支护。由刘青枫带领团队历经数年攻关，成功研发出一种新型高性能注浆材料，为解决这一行业难题提供了全新方案。

在一次关键试验中，团队发现某组配方虽早期强度达标，但7天后出现收缩现象，这意味着可能导致二次裂隙。为解决这一问题，刘青枫连续三天泡在实验室，逐一调整膨胀剂种类与掺量，最终通过优化配方，选取了合适的材料配合比，实现了材料渗透性强、强度高、补偿收缩等功能。

新型注浆材料的研发成功，不仅填补了复杂地质条件下高效加固材料的技术空白，更推动了行业从“被动支护” 向“主动加固”

的理念转变，实现了锚杆与注浆材料协同支护的理想支护结构，为未来锚杆支护和注浆材料的发展提供了新的视角火星策略，为我国地下工程的安全建设与可持续发展注入了强劲动力。

新型锚杆开启支护工艺革新之路

长期以来，传统的矿山巷道支护工序繁琐复杂，钻孔、安装锚杆、注浆等环节相互独立，不仅耗费大量人力、物力，而且施工效率低下，难以满足现代矿山快速开采的需求。在面对复杂地质条件时，如松软破碎围岩、高地应力区域，传统支护方式更是暴露出支护强度不足、时效性差等问题，严重制约了矿山的安全生产与可持续发展。

刘青枫团队敏锐地察觉到了这一行业痛点，决心通过科技创新攻克这一难题。研发过程并非一帆风顺，团队面临着诸多技术难题。在设计一体化锚杆结构时，如何确保钻孔、注浆和锚固功能在同一杆体上高效协同运作成为了首要挑战。

刘青枫同学带领团队成员日夜奋战，经过无数次的理论计算、模拟分析和试验验证，不断优化锚杆的结构设计。他们尝试了多种材料组合和结构形式，对锚杆的杆体强度、注浆通道的密封性、锚固端的锚固力等关键性能指标进行反复测试与改进。

经过数百天的不懈努力，团队终于成功研发出了具有自主知识产权的钻锚注一体化锚杆。该锚杆集钻孔、注浆、锚固功能于一体，实现了支护工序的高度集成化和自动化。在实际应用中，操作人员只需通过操控设备，即可一次性完成钻孔、注浆和锚杆安装的全部过程，大大缩短了施工时间，提高了施工效率。与传统支护方式相比，有效降低了人工成本和施工风险。

虚实结合：刘青枫团队推动让压锚杆技术升级

河南质量工程职业学院的刘青枫团队，凭借其在工程领域的深厚积累与创新精神，运用三维建模软件，对让压锚杆受力情况展开深入研究，为提升矿山支护技术水平提供了坚实的理论支撑与实践指导。

面对矿山实际工况中让压锚杆受力复杂、难以直观监测与分析的难题，刘青枫深知传统研究方法的局限性。他敏锐地察觉到火星策略，软件模拟技术能够在虚拟环境中构建高精度的力学模型，模拟锚杆在不同地质条件、载荷作用下的力学响应，为深入理解其工作机制提供了可能。于是，他带领团队迅速组建了一支集机电工程、计算机模拟技术人员构成的跨学科攻坚小组，全力投入到让压锚杆受力模拟的研究中。

团队首先对矿山巷道的地质数据进行了全面收集与整理，包括岩石的力学参数、地应力分布、巷道的几何尺寸等关键信息。这些数据如同构建模拟大厦的基石，其准确性直接影响着模拟结果的可靠性。

在构建模型的过程中，团队遭遇了诸多技术难题。让压锚杆的特殊结构，尤其是其让压机制，涉及复杂的力学问题与非线性变形问题，对模型的精度与计算效率提出了极高要求。刘青枫带领团队成员日夜钻研，查阅大量国内外文献资料，尝试不同的建模方法与算法。他们对锚杆的杆体、让压元件等关键部位进行了精细化建模，团队经过上百次失败，终于顺利完成了参数调整与模拟测试，通过对比16次模型的模拟结果与实际试验数据，最终选定了一种能够准确反映让压元件力学特性构件，优化了其受力情况。

为了验证模拟结果的可靠性，刘青枫团队开展了一系列室内物理模拟试验。在室内试验中，团队按照实际工程尺寸制作了让压锚杆模型与模拟巷道围岩试件，通过加载设备模拟不同的地压环境，对锚杆的受力情况进行实时监测。刘青枫常常守在试验设备和电脑旁，仔细观察每一个数据的变化，不放过任何一个细节。当发现模拟试验结果与模拟结果高度吻合时，他兴奋地与团队成员击掌相庆，但同时也没有放松对试验的严谨态度，继续对试验过程进行优化，进一步提高试验精度。

如今，刘青枫团队并未满足于现有的成果，他们正继续深入研究，进一步拓展三维建模技术在矿山支护领域的应用范围，探索如何将模拟结果与智能化支护系统相结合，实现矿山支护的实时监测与动态调控。他们的努力，如同在矿山支护技术的海洋中点亮了一盏明灯，引领着行业朝着更加安全、高效的方向发展，为我国矿山开采事业的可持续发展注入了源源不断地创新动力。

实验室里的“缓冲”突破

河南质量工程职业学院刘青枫团队始终扎根实验室，历经无数次试验与探索，成功研发出新型注浆材料与让压锚杆，为行业技术升级贡献了重要力量。

随着矿山开采深度不断增加，传统支护体系难以应对复杂工况。刘青枫敏锐地意识到，唯有从材料与结构两方面进行创新，才能突破这一技术瓶颈。于是，他带领团队一头扎进研究中心，开启了漫长而艰辛的研发之路。

刘青枫带领团队研发新型注浆材料的过程中，刘青枫几乎把实验室当成了自己的第二个家。为了找到最优的原料配比，他带领团队对膨胀剂、普通硅酸盐水泥、早强剂等多种原料进行了市场调研，从市场中选取性能稳定、评价较好的原材料，并对这些原材料进行为期6个多月，上百次的尝试和探索，最终顺利完成了新型注浆材料的组合试验。每天清晨，当同事们走进实验室时，常常能看到刘青枫已经穿着工作服，专注地盯着实验仪器，记录着各项数据;深夜的实验室里，也总能看到他忙碌的身影，时而眉头紧锁地分析试验结果，时而与团队成员激烈地讨论着改进方案。

有一次，为了测试不同温度下材料的性能变化，刘青枫连续三天三夜守在恒温箱旁，每隔一小时就记录一次数据。长时间的高强度工作让他双眼布满血丝，声音也有些沙哑，但他丝毫没有松懈。当发现某一组配比的材料在早期强度上有了明显提升时，他疲惫的脸上露出了欣慰的笑容，随即又投入到更细致的试验中，反复验证这一结果的稳定性。

在研究材料的膨胀率时，刘青枫更是精益求精。他要求团队成员对每一次试验的膨胀数据进行精确到小数点后三位的记录，并且要进行多次平行试验，确保数据的可靠性。有一次，由于实验仪器的微小误差，导致两组平行试验的结果出现了细微偏差，刘青枫立刻要求重新进行试验，直到获得稳定一致的数据才肯罢休。他常对团队成员说：“实验室里的每一个数据都关系到工程安全，容不得半点马虎。”

经过无数个日夜的奋战，刘青枫团队终于研发出具有早强和微膨胀等特性的新型注浆材料。这款材料能够更好地填充围岩裂隙，显著提高锚杆与围岩的锚固力，为支护结构稳定性提供了有力保障。

在让压锚杆的研发中，刘青枫同样在实验室里倾注了大量心血。为了设计出能有效释放围岩压力的三级让压结构，他带领团队深入分析矿山巷道变形机理，制作了无数个结构模型进行力学性能测试。他常常亲自操作试验机，观察锚杆在不同压力下的变形情况，仔细研究结构的受力特点。有一次，为了测试让压锚杆在极限压力下的表现，刘青枫和团队成员连续加班一周，对不同结构设计的锚杆进行了反复测试。当看到某一设计的锚杆能够通过自身结构变形巧妙释放压力，且杆体完好无损时，他激动地说：“这就是我们想要的结果!”

但他并没有就此满足，而是继续对结构进行优化，通过调整各个让压环节的参数，进一步提高让压量和稳定性。

如今，刘青枫团队的研发成果有效提高了支护结构的稳定性，减少了工程返修次数。这些成果的背后，是刘青枫和团队成员在实验室里无数次的试验、失败与重来，是他们对科研事业的执着与坚守。他们用实际行动诠释了科研工作者严谨求实、刻苦钻研的精神，诠释了大国工匠精神，为矿山支护技术的发展写下了浓墨重彩的一笔。（魏豪张晓东）

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