在國家“深地工程”戰(zhàn)略驅(qū)動下，我國深部資源開采面臨高地溫、強(qiáng)腐蝕、大變形等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。由中鐵裝備與河南玄纖新材料聯(lián)合研制的“多尺度混雜增強(qiáng)型玄武巖纖維錨桿”近日在河南平頂山-1050m水平巷道成功支護(hù)，標(biāo)志著我國在深井支護(hù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵材料自主可控，國產(chǎn)化率超90%。

該錨桿創(chuàng)新采用“玄武巖/芳綸混雜纖維增強(qiáng)熱固性樹脂基體”結(jié)構(gòu)（Hybrid-BFRP），通過層間梯度鋪層設(shè)計，使錨桿在保持高抗拉模量（≥50GPa）的同時，斷裂延伸率提升至2.8%，有效緩解圍巖大變形導(dǎo)致的脆性破壞。經(jīng)現(xiàn)場拉拔試驗，其極限抗拔力達(dá)320kN，滿足《煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范》MT/T 1164-2023中Ⅲ類圍巖支護(hù)要求。

值得關(guān)注的是，項目組攻克了玄武巖纖維與樹脂基體界面粘結(jié)弱化難題，自主研發(fā)硅烷偶聯(lián)劑KH-570表面改性工藝，使纖維-基體界面剪切強(qiáng)度（IFSS）提升40%，達(dá)52MPa。同時，引入納米二氧化硅（SiO?）增韌填料，顯著改善錨桿在循環(huán)荷載下的疲勞壽命（N_f＞2×10? cycles @ 60% UTS）。

“傳統(tǒng)金屬錨桿在深井高地溫（＞60℃）環(huán)境下蠕變顯著，且電磁干擾影響監(jiān)測設(shè)備。”中鐵裝備支護(hù)事業(yè)部王總工程師指出，“BFRP錨桿熱膨脹系數(shù)僅6.5×10??/℃，與圍巖匹配性好，配合分布式光纖傳感系統(tǒng)，可實現(xiàn)錨桿應(yīng)力應(yīng)變的全時域健康監(jiān)測（SHM），為智能礦山提供數(shù)據(jù)基底。”

目前，該系列產(chǎn)品已完成CE認(rèn)證，并出口至哈薩克斯坦、智利等礦業(yè)大國。工信部原材料司表示，將把玄武巖纖維復(fù)合材料列為重點新材料首批次應(yīng)用示范目錄，加速構(gòu)建“玄武巖礦—纖維—錨桿—智能支護(hù)系統(tǒng)”全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。