本项目属于矿山工程与土木工程的交叉领域。我国土地资源匮乏,而煤炭等矿产资源开采引起沉陷损毁的土地面积还在以每年数万公顷的速度增加。为保护地表建筑物,一般留设煤柱控制地表沉陷,造成矿产资源浪费,因开采沉陷引起的建筑物破坏或搬迁,引起矿煤矿与地方矛盾等问题,甚至影响社会稳定。在国家自然科学基金等资助下,创新性的将资源开采引起扰动、地表沉陷、建筑破坏与保护作为整体开展系统研究,攻克了采动区建筑物稳定控制的关键技术,取得以下创新:(1)发明了建筑物抗变形和自适应变形技术,解决了大幅度地表变形下的建筑物稳定难题。建立了采动地基与框架结构建筑物协同作用力学模型、提出了采动区框架结构建筑物附加内力及附加变形的计算方法,突破了传统的定性分析模式,实现了采动地基-基础-框架结构协同作用的精确计算;开发了强支撑和刚性基础抗变形技术,将结构抗变形能力提高逾80%;发明了自适应不均匀沉降支座,使基础适应沉降差的能力提高2倍、结构附加内力减小90%。(2)研发了采动区建筑结构抗变形物理实验模拟系统和数值分析方法,解决了地表变形与结构荷载的耦合施加、扰动土与结构界面行为模拟的难题,实现了采动变形与建筑结构相互作用的精确实验与模拟,自主研发的实验系统实验精度及变形施加量较已有技术提高逾2倍,已完成各类实验300余组次;提出了采动地基-基础-建筑物协同作用的数值分析方法,揭示了采动变形与建筑结构相互作用机理,并成功得到了现场验证。(3)开发了井下巷道布置减沉控制技术,减小了地表不均匀沉降量50%- 85%。建立了巷道顶板垮断结构及其引起地表不均匀沉降力学模型,揭示了护巷煤柱宽度对地表沉降的作用规律和窄煤柱、巷旁支护体与顶板的相互作用机理,开发了沿空掘巷围岩稳定控制及高性能充填材料沿空留巷技术,形成了沿空巷道减沉控制关键技术。该项成果已授权发明专利11项、实用新型专利9项,出版相关专著1本,发表SCI、EI收录论文45篇。该技术已用于宝鸡、徐州、长治、淮南、淮北等矿区8个煤矿的采动区建筑物稳定的沉陷治理,创造了巨大的经济效益和良好的社会效益,累积产生经济效益达164083万元。项目成果促进了采动区建筑稳定控制理论和技术的发展,也为我国今后大规模采动沉陷区开发利用提供了有力的技术支撑和示范。