随着我国矿产资源开发力度的快速增大,受采空区冒落威胁的矿山日益增多,现今如何安全、高效、经济、环保地处理采空区,已成为矿业工程中急需解决的重大生产技术难题。排山楼金矿露天转地下开采后,应用有底柱空场法开采露天境界外矿体,在露天边帮的下方,形成了规模较大的不连续空区,其中对地表影响较大的+275m中段采空区,水平投影面积达11250m2,体积约50万m3,顶板围岩处于亚稳定状态,在该空区的正下方有40多万吨的低品位矿石急需回采,在空区的上方因露天坑需用作尾矿库堆存含毒尾沙而不允许塌透地表。为实现空区安全治理、资源合理回收与地表岩移的有效防护,本文围绕空区可冒性、冒落控制、处理技术与安全保障等问题,开展了系统的研究工作。论文采用数值模拟方法,分析了空区形态、空区位置关系、爆破震动、节理弱面等因素对空区稳定性的影响,提示了空区围岩应力分布特点及围岩承载结构的薄弱点(关键点),同时,应用结构力学方法,分析建立了岩体冒落的三铰拱力学模型,据此评价了空区围岩结构的稳定性,并估算了空区围岩临界冒落跨度与冒落高度,得出空区可自然冒透地表的结论。为分析空区冒落形式与控制冒落范围,采取了在空区上方从地表钻孔监测、在空区中部留矿柱阻止冒落、从地表逐步打充填井用废石快速充填空区的采空区综合处理方案。钻孔RG监测图像表明,在容易冒透地表的Ⅹ线及Ⅷ线剖面上,顶板岩体分别在地表之下17.3m～32.3m与35.1m～46.5m区段内完整性良好,可作为控制岩层终止采空区冒落。为实现这一控制目标,提出了留矿柱与充填采空区的技术措施。在Ⅵ线附近留下10～12m宽的矿柱,使之与走向矿柱形成“L”型结构,限制空区的冒落高度。同时,从地表打充填井,用露天坑剥离的大块废石充填空区,稳固空区围岩的承载拱,并为空区之下低品位矿石回采提供块度较大的废石覆盖层。待空区之下矿石回采结束后,在充填散体的上部用碎石混凝土接顶,形成稳定的承载结构,防止地表塌陷。这一方案的实施中,在空区之上的地表打充填井是关键工程,为加快充填井的施工速度和解决施工安全问题,设计了用VCR法爆破成井、用钻孔RG监测和报警装置确保安全的技术方案。空区综合治理方案在生产中得到全面实施,至今已用VCR法开掘三条充填井,充填废石可达40万m3,使275m中段采空区围岩承载结构最薄弱部位得以完整充填,有效控制了围岩的冒落。此外,在空区之下的低品位矿石已采出35万吨,矿石回采率83.5%,矿石贫化率15.2%,实现了空区安全治理和资源合理回收的理想目标。此外,为确保尾矿库安全,论文还研究了空区顶板一旦冒透地表的防渗问题,结合现场条件,提出用废石快速充填塌陷坑、用黄泥浆下灌散体与水泥浆注入裂隙岩体相结合的防渗帷幕预案,并通过实验室物理模拟试验,给出了下灌黄泥浆的最佳浓度。理论分析与生产实际表明,本论文提出的活动空区综合治理技术,包括三铰拱力学分析、VCR法爆破开掘空区充填井技术、废石强充+碎石混凝土接顶技术、钻孔RG监测技术,以及黄泥浆灌充散体和水泥浆注入裂隙岩体相结合的防渗预案,不仅可保证露天边坡岩体的稳定性和受空区影响资源的充分回收,而且可保障空区处理的实施安全,不失为一种处理采空区的安全、高效、经济实用新技术。