采用传统测量方法获取山区采动地表移动变形数据,其外业工作量大,且难以获取实时动态的监测数据。随着测量仪器和测量技术的快速发展,测量机器人和近景摄影测量技术在变形监测中已得到了广泛应用。文中结合两种方法的优点,探索一种适用于山区采动地表移动变形监测新方法。通过新方法的测量精度分析、监测站设计以及变形监测方案设计,从而确定了该方法的可行性。采用新方法可获取高精度的山区动态开采地表移动变形离散数据和面状数据,为研究山区采动移动变形规律提供科学的依据。

在现代化露天矿生产中测量工作的重要性日益显现,测量工作者的任务也在加重。测量工作不仅需要先进的测绘仪器和测绘技术辅助,还需要多种测绘技术联合作业才能方便、快捷、全面有效地完成各项测量任务。文中以霍林河露天矿的测量为例,介绍了GPS-RTK技术与全站仪的基本原理及工作流程,通过实践运用,合理分析GPS与全站仪在大型露天矿区工作中的优缺点,从而取长补短联合作业,实用效果显著。

由于地下开矿活动,破坏矿山地质环境,影响地表稳定性,采用GPS测量技术观测,可有效监测地表位移和沉降。通过基线长度变化,准确反映出地面点平面位移量。在小范围内,利用GPS大地高的变化计算监测点的沉降量。GPS监测技术无需通视、布网灵活,平面位置精度高,在地形复杂矿山变形监测中具有不可替代优势。

针对马脊梁矿邻空侧巷道围岩变形量较大、矿压显现剧烈等问题,进行水力致裂弱化坚硬顶板的工业性试验。通过有无切顶试验对比,观测监测孔及钻孔应力计压力波动情况,分析了坚硬顶板水力致裂的效能。研究结果表明:通过对坚硬顶板进行切槽,可有效弱化顶板岩层,降低工作面应力集中。现场工业性试验验证了水力致裂的可靠性,治理邻空侧巷道矿压显现效果显著,不仅实现了8103工作面的正常回采,也为该矿提供了一项降低邻空侧巷道围岩应力集中的措施。

针对在回采期间由于顶板断裂造成动压,导致姚桥煤矿7521工作面回采巷道严重大变形破坏的现象,分析其产生大变形破坏的特征和原因分析,指出埋深大和坚硬顶板破断时动压影响是造成巷道大变形破坏的2个主要原因。同时提出了采用水力致裂技术对回采巷道坚硬顶板进行应力弱化,进而减小围岩压力,在不增加围岩支护强度的情况下在现场进行了工程试验,结果表明:利用水力致裂技术对坚硬顶板进行应力弱化,可很好地控制回采巷道围岩稳定性,验证了该技术在回采巷道大变形控制中应用的可行性。

以淮南某矿深部沿空巷道的修复治理为工程背景,通过FLAC2D数值模拟分析了影响巷道围岩稳定性的因素,在此基础上提出深部软岩动压巷道的围岩控制技术,详细介绍了62110风巷扩修加固技术方案,实践表明:采用架锚注联合加固技术能够有效控制沿空留巷围岩的强烈变形,保持留巷稳定。

为得到困难条件下大变形巷道围岩的变形机理与控制对策,以困难条件下巷道的类型划分和特点为基础,总结了巷道围岩表面变形特征和内部的变形与结构特征,详细分析了高应力大变形破坏、底鼓型巷道系统失稳、采动巷道的变形破坏、结构面错动变形机制、围岩与支护结构不耦合五类主要变形机制。结合巷道围岩控制理论研究与工程实践,提出了目前困难条件下矿井巷道支护存在的主要问题、难点与控制关键。最后,结合工程实践,分别介绍了高应力软岩巷道、大断面斜井穿越采空区、承受采动影响巷道的围岩支护技术及应用效果。

针对沿空动压巷道在上区段工作面回采,即受到第一次采动影响时的围岩变形破坏特征,分析巷道围岩尤其是围岩弱结构体(护巷煤柱)的破坏失稳机理,并根据现场试验情况,研究沿空动压巷道在第一次采动影响(上区段工作面回采)时的围岩弱结构的控制机理,提出合理的围岩弱结构控制技术与方法,为类似条件下巷道的支护与维护提供参考、借鉴。

麻家梁矿14202辅助运输巷在掘巷过程中,受相邻14201工作面坚硬顶板垮落强动压的影响,矿压显现剧烈、原巷道支护不能满足安全生产。针对14202辅助运输巷强动压大变形的特点,提出了超前顶板水压致裂卸压围岩控制技术,确定了水压致裂的致裂层位及相应的钻孔施工参数,在水力压裂后通过观察观测孔液体流出量验证岩体压裂效果。试验结果表明,实施超前顶板水压致裂后,14202辅助运输巷两帮最大移近量约为0.6 m,平均移近量约为0.4 m,最大底鼓量约为1.5 m,平均底鼓量约为1 m,明显小于未实施水力致裂技术治理时动压巷道变形量(未实施水压致裂段巷道最大底鼓量为2.5 m,平均底鼓为1.9 m),有效地解决了强动压巷道的大变形问题。

在煤矿井下巷道支护中多采用槽钢梁、T形钢带等作为锚索组合梁,在高地压软岩巷道、矿压显现明显等条件下,该类组合梁在锚索远未达到其额定支护力的时候就会发生屈服,锚索支护性能不能有效利用。针对上述问题采用理论分析、实验室实测等方法研制了一种新型锚索组合构件-箱型梁。现场应用表明:该箱型梁大幅提高了锚索组合梁的强度和刚度,承载能力较14#b槽钢梁提高8倍以上,较T3钢带提高14倍以上,能够有效收集围岩表面压力并传递给锚索,对控制高地压、软岩巷道的围岩变形效果明显。