成果名称
年产能2万吨何氏钢新材料生产项目
成果简介
2009年，何满潮院士团队研发出具有负泊松比效应的宏观NPR结构锚杆/索，具有高恒阻、大变形、吸收能量等超强特性。实验证明，宏观NPR锚杆恒阻值可达200kN，最大变形量为1000mm；宏观NPR锚索最大恒阻力可达850kN，最大变形量为2000mm。2014年，何满潮院士团队又提出了微观NPR锚杆材料的概念，即同时满足无颈缩、屈服平台消失和应变值大于20%三个条件的材料。NPR支护新材料已被列入由国际岩爆力学专家、加拿大皇家工程院院士Peter K. Kaiser教授编写的国际《岩爆支护手册》（2018），并给予了高度评价。在该手册收录的全世界27 种大变形控制材料产品中，NPR新材料吸能能力排名第一且远远超出其它产品，被命名为“He-bolt”。
历经20年系统研究，何满潮院士在金属材料领域率先发明了NPR结构性复合材料，具有负泊松比效应和米级恒阻大变形的超常力学特性；通过创新冶炼添加剂配方及加工工艺，发明了与NPR结构配套的锚杆钢新材料，实现了夹杂物纳米级细粒化，形成晶界共格和晶内共格，使共格面积比最大化，具有高强高韧、连续大变形和无颈缩现象的特征。
同时，何满潮院士团队发明了配套力学特性测试系统及实验方法，验证了NPR结构新材料具备高恒阻下忍受岩体大变形的超常力学特性。宏观NPR新材料恒阻值达200-850kN，恒阻行程1000-2000mm，能承受多次冲击而不断；微观NPR材料屈服强度为600-1110MPa，延伸率25%-68%，具备高强高韧、均匀大变形、抗冲击、抗腐蚀、无磁及抗磁化等独特优点。目前相关系列产品广泛应用于60多个工程实际，有效杜绝了安全隐患，累计取得直接效益30多亿元。除此以外，团队以NPR新材料为支撑，发明了利用矿压自动成巷和滑坡灾害监测预警等系列技术，解决了矿山岩体大变形灾害的控制难题。
应用情况
2022年，何满潮院士团队将NPR新材料成果转化，建立了He-bolt新材料生产基地，共建设了4条He-bolt新材料生产线，设计年产能2万吨，生产He-bolt锚杆、锚索产品。目前，He-bolt锚杆/索在各个领域已得到广泛应用。①在能源安全方面，He-bolt新材料配合何满潮院士提出的110/N00新型采煤工法，可以有效提高煤炭的回采率。②在边坡工程领域，He-bolt锚索替代钢筋锚索，已实现工程危险边坡的加固-监测-临滑预警-减灾一体化系统建设，在全国928处监测点应用，实现了监测区域内全部14次滑坡的成功预警，提前3.5-20小时预报，撤离了人员和设备，避免了人员和财产损失，具有巨大的经济效益和社会效益。③国家重大工程方面，如南水北调、三峡工程、某高原铁路等，He-bolt新材料解决了“卡脖子”工程难题。④在发震断裂领域，基于双体灾变理论和跨滑面成功预报滑坡的实践基础，在活动断层中放入He-bolt材料进行牛顿力测量，未来有望攻克地震预报的国际性难题。
获奖和知识产权情况
知识产权情况
1.恒阻大变形锚杆（CN101858225B）
2.恒阻大变形缆索及其恒阻装置（CN102296604B）
3. 恒阻大变形锚杆（US8974151B2）
4.一种采用微观NPR锚杆或锚索的支护方法及其支护结构（CN116220769B）
5.NPR 锚杆钢材料的生产方法（CN108754339B）
6.NPR 无磁性锚杆钢材料及其生产方法（CN108754305B）
7.NPR 钢筋棒材的加工工艺（CN110524192B）
8.NPR 钢筋盘圆的加工工艺（CN110523801B）
9.NPR无磁性锚杆钢材料及其生产方法（JP7029544B2）
10.NPR锚杆钢材料及其生产方法（US11427899B2）
11.NPR无磁性锚杆钢材料及其生产方法（US11434558B2）
12.NPR钢筋棒材的加工工艺（GB2600362B）
13.NPR无磁性锚杆钢材料及其生产方法（EP3686308B1）
获奖情况
1.国际岩石力学学会（ISRM）首届技术发明奖；
2.中国专利金奖1项；
3.中国岩石力学与工程学会技术发明特等奖1项。
来源：中国矿业大学（北京）科研院
