山东省对废弃采空区土地资源再利用提出要求,对城市内部所存在的部分铁矿采空区进行二次开发与利用。本文以山东省济南市历下区星河北铁矿采空区充填加固施工为背景,在前期调研星河北铁矿地质条件的基础上,分析了星河北铁矿成矿背景以及一些矿床特征,对星河北铁矿部分采空区进行危险性评估及稳定性分析。本文采用理论分析、室内模拟试验和数值模拟等手段对采空区充填治理方案及稳定性进行了评价,通过以上工作,主要结论如下:(1)依据星河北铁矿现场及周边地质情况,确定利用水泥砂浆等充填材料,采取分层充填方式,对星河北铁矿采空区进行充填治理。(2)通过对星河北铁矿采空区充填材料优化研究,选取充填材料浓度范围为71%-73%,灰砂比为1:4、1:5.3时,充填材料强度较高,且成本适宜,运输、泵送较为便捷。(3)通过分层充填试验研究,分三层充填效果较好,星河北铁矿采空区充填顺序可以选择为M10水泥砂浆→C35混凝土→M15水泥砂浆或M15水泥砂浆→碎石→M15水泥砂浆。(4)在充填工艺选择上,确定采用分层灌注、隔孔跳跃式灌注法灌注,通过预埋的高压注浆花管对塌落物间隙、水泥浆或混凝土凝固后收缩的缝隙进行高压劈裂补浆充填高压补浆,采用M10纯水泥浆,浆液浓度由稀到浓。(5)采用数值模拟方法,建立星河北铁矿采空区稳定性分析模型,分析充填前后的地面沉降情况,对比6组配比适宜的混合充填材料条件下采空区的地面沉降情况,经测算,采空区经充填治理后,地面最大沉降量为125mm。该论文有图49幅,表33个,参考文献84篇。