留矿法是开采急倾斜薄矿体的最有效的采矿方法,但当回采工作完成后会留下大量的采空区,如果没有及时合理地处理采空区,随着地压逐渐变大,可能会发生大面积的采空区失稳现象,造成巨大的矿产资源损失,甚至威胁矿山生产人员的生命安全。因此,研究分析采空区稳定性,确定经济安全的采空区治理方案,对保障矿山安全生产具有重大意义。本文综合应用现场调查、理论分析、现场监测以及数值模拟等多种方法,研究分析了石雷钨矿北带片区43线-47线生产区域内采空区的稳定性,并利用FLAC3D软件对采空区进行模拟充填处理,并结合矿山实际的地压显现情况,提出了经济合理的处理方案,为矿山采空区的治理提供参考依据。主要研究内容如下:(1)通过现场勘查以及矿山地质调查报告,了解掌握矿山采空区的分布及其规模、形状等基础资料。(2)在矿山采集岩样,并加工制备成试件;然后通过试验测定岩石单轴抗拉强度、单轴抗压强度、内摩擦角、内聚力、弹性模量、泊松比等力学参数;最后运用广义胡克-布朗准则和弹性波法进行修正折减,得到岩体的各种力学参数。(3)运用结构力学理论分析采空区矿柱和顶板的失稳机理,计算出单个采空区短边的极限跨度为6.9m,长边的极限跨度为43.6m,矿柱的安全宽度为3m。(4)建立三维模型,利用FLAC3D软件对矿山进行数值模拟开挖,根据模拟开挖后得到的各中段应力、位移和塑性区云图,分析采空区的稳定性,分析结果表明,随着开采深度的下降,下部空区的应力、位移和塑性区呈逐渐增大的趋势,但大多数空区尚未达到失稳范围,部分空区应力集中较大。采用废石为充填料模拟充填采空区,对比充填前后的应力云图,空区应力明显改善,可为矿山选择采空区的处理方法提供参考。(5)使用光弹应力计和收敛仪在采空区围岩和巷道布置监测点,监测空区围岩应力和巷道断面位移。监测结果表明,矿山采空区整体上比较稳定,但局部空区应力集中,地压显现明显。