里农矿段是羊拉铜矿的主要采矿区之一,采取的采矿方式包括底盘漏斗空场充填法、房柱法、全面法及近地表崩落法,其中主要采矿方法为底盘漏斗空场充填法,当前矿山已开采多年并形成大量采空区,由于原设计的尾砂充填采空区方案应用失败,而新的充填方案也未得到有效的实施,致使大量采空区暴露,局部地段还存在上下两层采空区重叠的现象。到目前为止里农矿段部分地表已经发生山体滑坡,部分采空区顶板有垮落迹象,充填顶沿垮断或受到破坏,对矿山安全生产产生了严重的影响,因此迫切需要对里农矿段现有采空区的稳定性进行研究和治理。通过查阅大量有关空区稳定性影响因素分类的文献,从而提出了影响矿山采空区稳定性的三大类主要因素,并在此基础上进一步细分为十二小类,借助国内外普遍采用的AHP层次分析法获得了各影响因素重要性排序,结果显示影响采空区稳定性的最主要影响因素为地质构造、矿柱尺寸布置、水文地质条件、空区面积、岩石质量指标等。本文分别选取了矿体顶板、含矿层和矿体底板岩体作为研究对象,与现场实际情况相结合,对三种主要岩体进行密度、弹性模量、泊松比、单轴抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦角等物理力学试验。最后利用Hoek-Brown强度准则将实验室测定的标准式样的岩石力学参数转变为岩体力学参数。本文作者首先对里农矿段进行详细地野外调查,包括矿山工程地质、水文地质等开采技术条件、采空区分布情况及采空区变形破坏现状等;然后通过现场取样带回实验室进行物理力学试验,并通过分析研究得到里农矿段三种主要矿岩物理力学指标;最终确定如下研究内容,其研究结果如下:1、采空区顶板稳定性分析计算结果显示采空区顶板的冒落带加裂隙带的高度之和为90.32~113.73m;2、采空区允许极限跨度采用Barton“当量尺寸”分析方法的计算结果来看,当采场跨度为21.73m以下时无支护状态下是稳定的,在21.73m以上时,在无支护情况下顶板是不稳定的,极有可能引发采空区顶板冒落;采用工程岩体自稳能力分析结果显示矿体顶板大理岩属于较坚固~坚固岩体,岩石质量等级为中等,等级为Ⅲ级,当采场跨度为20m以下时,可稳定数天到一个月;3、双层矿体隔离层稳定性分析中引用了具有边界约束的三维板状结构受力图,借助该板结构的受力来分析隔离层的稳定性状况。分析结果显示隔离层顶板保持稳定时,其上、下层矿体的矿柱重叠率必须大于65%;4、矿柱稳定性分析中采取了面积承载理论和Bieniawski·矿柱强度计算公式,结果显示本矿山留设的矿柱安全系数F小于其允许值ks=1.5,单纯靠留设的矿柱来支撑采场顶板不可行,应及时对暴露的采空区进行处理;5、数值模拟分析通过建立8号勘探线剖面两侧各100m范围,沿倾向400m范围的矿山开采简化模型,并以此模型为基础模拟了六个步骤的开采分析,得到了模型在不同开挖步骤后的模拟信息及数据。通过矿柱稳定性分析,下层矿体开采对上层采空区稳定性影响分析,矿体开采对覆岩及地表稳定性影响分析,得出结果显示研究区矿段在采矿活动过程中,其采空区存在安全隐患;6、最后在上述分析的基础上并结合研究区矿段现有采空区现状,提出了利用胶结充填的方式对矿山现已暴露的采空区进行综合治理,设计了胶结充填参数及配比方案并提出了采空区治理过程中应注意的事项,借助数值模拟分析技术对本文提出的胶结充填方案效果进行了仿真模拟,模拟结果显示胶结充填能够有效防止采空区灾害的发生。