玄武巖纖維錨桿突破傳統支護瓶頸,助力綠色礦山建設
隨著“雙碳”戰略持續推進,礦山與地下工程支護材料正加速向輕量化、耐腐蝕、環境友好型方向演進。近日,由中國礦業大學聯合中材科技共同研發的“高模量玄武巖纖維增強聚合物錨桿(BFRP錨桿)”在內蒙古某大型露天礦完成首期工程驗證,其抗拉強度達1200MPa,彈性模量逾45GPa,成功替代部分傳統鋼制錨桿,在酸性圍巖環境中展現出卓越的耐久性能。
玄武巖纖維(Basalt Fiber, BF)作為無機硅酸鹽纖維,其化學穩定性優于E-玻璃纖維與碳纖維,且生產過程無重金屬排放,符合《綠色建材評價標準》GB/T 35605。本次應用的BFRP錨桿采用拉擠成型工藝(Pultrusion),內嵌玄武巖纖維單向布與乙烯基酯樹脂基體,經高溫固化后形成各向異性復合結構,具備低導熱系數(0.038 W/m·K)與電磁透波特性,在煤礦巷道、地鐵隧道等復雜電磁環境中優勢顯著。
項目技術負責人李工表示:“傳統鋼錨桿在高硫、高濕工況下易發生應力腐蝕開裂(SCC),維護周期短、全生命周期成本高。BFRP錨桿不僅抗氯離子滲透系數<1×10?12 m2/s,其比強度(強度/密度)更達鋼錨桿3倍以上,可大幅降低支護結構自重,提升施工效率。”
據悉,該產品已通過ISO 10406-2:2020《巖土工程錨桿試驗方法》認證,并列入《國家工業節能技術推薦目錄(2025年版)》。下一步,研發團隊將優化纖維體積分數(Vf)與界面偶聯劑配比,進一步提升錨固段剪切粘結強度(τ_b),推動BFRP錨桿在深部高地應力巷道中的規模化應用。
