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煤矿冲击地压巷道恒阻吸能锚杆支护技术及产品产业化

发布时间: 2026-08-03
截止日期:2038-01-19

价格 ¥500万

地区： 内蒙古自治区 包头市 昆都仑区

需求方： 内蒙***大学

行业领域

新材料产业,节能环保产业,相关服务业,其他产业,煤矿安全,矿山支护工程,冲击地压防治

需求背景

随着我国煤矿开采深度不断增加，冲击地压灾害日趋严重，成为深部矿井安全生产的重大威胁。冲击地压巷道围岩控制及防冲技术是行业亟需突破的关键难题。传统锚杆支护在受到冲击载荷时，吸收、耗散岩体冲击能的能力有限，只能通过自身刚性抵抗冲击能量，当冲击能量超过锚杆承载极限时极易发生断裂，失去支护作用。本团队自主研发了一种“可调阻力的恒阻吸能锚杆”技术（发明专利：CN114934799A），通过吸能器与锚杆杆体多级凸起结构的配合，可实现让压吸能、恒定阻力输出，有效耗散冲击能量，避免锚杆断裂。现拟寻求合作企业共同推进该技术的产品化开发与煤矿井下规模化应用。

需解决的主要技术难题

1. 吸能器小型化与高可靠性设计：专利技术中吸能销钉—弹簧调节机构需进一步优化结构尺寸，使其适应煤矿井下狭小空间快速安装需求，同时保证在粉尘、潮湿、震动等恶劣环境下长期使用的可靠性和耐久性。需解决弹簧疲劳、柱头磨损、调节螺母锈蚀卡滞等工程化问题。

2. 多级凸起结构精密加工工艺：锚杆杆体外壁多级凸起结构的螺旋卷绕成型需确保尺寸精度和表面硬度，以保证吸能器沿杆体滑动时阻力恒定。需开发适用于煤矿锚杆批量生产的高效加工工艺（如冷滚压成形、表面强化处理等）。

3. 恒阻力精准调控技术：吸能器工作阻力需根据巷道地质条件（如冲击地压危险等级、围岩变形速率等）进行现场快速调节。需建立阻力标定方法和现场快速调节操作规程，实现阻力值的量化设定与在线监测。

4. 井下快速安装工艺研发：现有安装步骤需配合煤矿掘进工作面快速支护节奏，需优化吸能器与锚杆杆体的装配流程，研发专用安装工具，使单根锚杆安装时间控制在3分钟以内。

5. 支护-防冲协同作用机制研究：需进一步明确该吸能锚杆在巷道群支护体系中的能量耗散贡献率，建立“锚杆—吸能器—围岩”耦合作用力学模型，为支护参数设计提供理论依据。

期望实现的主要技术目标

1. 产品性能指标：吸能锚杆恒阻力值在50～200 kN范围内连续可调；单根锚杆累计吸能≥50 kJ；吸能行程≥300 mm；动载条件下阻力波动不超过设定值的±10%。

2. 产品化目标：完成吸能锚杆系列化产品开发（Φ18mm、Φ20mm、Φ22mm三种直径规格），产品通过国家矿用产品安全标志（MA认证）。

3. 加工工艺目标：建立锚杆杆体多级凸起结构批量生产线，加工精度达到设计要求（凸起高度公差±0.1mm，螺距公差±0.2mm），单班产能≥500根。

4. 井下应用目标：完成不少于3个冲击地压矿井的井下工业性试验，累计安装吸能锚杆不少于5000根，形成企业级施工技术规范1套。

5. 知识产权目标：申请配套实用新型专利3～5项，形成具有自主知识产权的恒阻吸能锚杆产品体系。