随着地下浅部矿产资源不断开采消耗,国内外许多地下矿山陆续进入深部开采。深部高地应力复杂环境下,合理的采场结构参数是采场保持稳定的结构保障,若采场结构参数设计不合理,矿房顶板极易垮落,不仅严重影响生产安全,还会造成资源的大量损失与贫化。因此,需对深部采场结构参数进行优化研究。本文以大红山铜矿285中段阶段空场嗣后充填法采场结构参数为研究对象,通过查阅大红山铜矿地质资料,开展现场工程地质调查、室内岩石力学试验、岩体质量分级,获得岩体力学参数,采用理论分析、工程类比及数值模拟对采场结构参数进行优化研究,并开展工业试验。主要研究内容如下:(1)工程地质调查。采用详细勘探线法对大红山铜矿285中段结构面间距,起伏度、粗糙度、倾角等进行现场调查,得到岩体结构面参数。(2)岩体力学参数试验研究。通过现场采集岩样,并加工成标准试件,开展抗压、抗拉、抗剪强度等试验,测得岩石试件力学参数,结合工程地质调查结果对岩体质量进行分级;采用修正的Hoek-Brown强度准则计算得出岩体力学参数。(3)采场结构参数优化研究。采用Mathews理论、工程类比法分析得到Ⅱ步骤矿房跨度、长度结构参数;根据压力拱理论、胶结矿柱(Ⅰ步骤矿房)充填成本、切顶工程布置参数,得到胶结矿柱(Ⅰ步骤矿房)最优跨度。(4)区域规划设计。采用结构参数优化结果,完成对大红山铜矿285中段B48-58区域采场规划设计,该区域走向长度225m,倾向最大长度246.33m,回采水平面积43938.55㎡,共计规划20个矿房、12个胶结矿柱。(5)利用数值模拟验证采场结构参数的合理性。采用数值模拟建立大红山铜矿285中段B48-58区域采场模型,为保证计算精度,模型共划分20594714个单元。按照区域规划开采顺序对模型进行开挖充填,对胶结矿柱塑性区,矿房顶板位移、应力、塑性区进行统计分析。结果表明,设计的采场结构参数及回采顺序合理,采场顶板稳定。将采场结构参数优化结果应用于工业试验,已回采矿房空区扫描及统计的经济技术指标表明,采场顶板只有局部掉块,未发生大范围垮落,采场结构参数合理。