目 录
１ 概述............................................................１
１..１ 采空区稳定性研究的重要意义..................................
１ １..２ 金属矿山采空区研究现状......................................２
１..２..１ 采空区稳定性分析与研究..................................５
１..２..２ 深部硬岩矿山采空区稳定性研究现状........................７
１..２..３ 采空区失稳机制及模式研究现状............................８
１..２..４ 深部硬岩卸荷力学特性及本构模型研究现状..................１０
１..２..５ 采空区稳定性控制及处理技术..............................１２
１..３ 采空区失稳机制与稳定性控制研究面临的主要问题................１４
１..３..１ 采空区形态复杂程度定量表征及其与稳定性的相关性..........１４
１..３..２ 单一采空区稳定性敏感特征与多采空区耦合结构效应..........１５
１..３..３ 高应力复杂路径下岩石力学性质............................１５
１..３..４ 深部矿山嗣后充填法采空区失稳机制及稳定性特征............１６
１..３..５ 采空区失稳灾变模式与控制技术............................１６
２ 金属矿山采空区形成及特征........................................１８
２..１ 采空区概念及基本特征........................................１８
２..２ 采空区分类及特性............................................１８
２..２..１ 根据不同的开采方法分类..................................１９
２..２..２ 根据采空区存在时间分类..................................２１
２..２..３ 根据采空区空间形态分类..................................２２
２..２..４ 根据采空区规模大小分类..................................２２
３ 高应力复杂条件下岩石损伤演化规律及数学模型......................２４
３..１ 引言........................................................２４
３..２ 试验设备及试验应力路径......................................２５
３..２..１ 实验设备................................................２５
３..２..２ 试验方案................................................２５
３..３ 岩石常规三轴加载试验力学响应................................２７
３..３..１ 应力应变规律分析........................................２７
３..３..２ 围岩强度分析............................................２９
３..３..３ 岩石变形规律分析........................................３０
３..３..４ 岩石破裂特征分析........................................３０
３..４ 轴向压力恒定的匀速卸载围压试验..............................３２
３..５ 轴向压力增加的匀速卸载围压试验..............................３４
３..６ 不同应力路径下的岩石力学响应特征对比........................３６
３..６..１ 不同应力路径下的岩石强度特性............................３６
３..６..２ 不同应力路径下的岩石破裂特征............................３７
３..６..３ 声发射计数率变化规律....................................４０
３..６..４ 声发射能量特征变化规律..................................４２
３..７ 复杂应力路径下岩石损伤演化规律..............................４４
３..７..１ 高应力复杂条件下岩石损伤能量耗散分析....................４４
３..７..２ 常规三轴加载............................................４４
３..７..３ 轴压恒定的卸围压应力路径................................４５
３..８ 基于最小耗能原理的损伤演化分析..............................４６
３..９ 本章小结....................................................４８
４ 采空区空间形态分形特性及边界模拟预测............................５０
４..１ 引言........................................................５０
４..２ 计盒维数与矿体分形特性......................................５０
４..２..１ 计盒维数................................................５０
４..２..２ 矿体分形特性............................................５２
４..３ 采空区三维精细模型及空间信息的获取..........................５３
４..３..１ 金属矿山采空区基本特征..................................５３
４..３..２ 采空区三维精细模型及信息获取............................５３
４..４ 采空区分形特征研究..........................................５５
４..４..１ 采空区边界线一维分形特性................................５５
４..４..２ 采空区平面区域二维分形特性..............................６０
４..４..３ 采空区顶板三维分形特性..................................６４
４..４..４ 采空区分维值的物理意义..................................６９
４..５ 基于分形插值理论的采空区边界模拟与预测......................７０

４..５..１ 分形插值基本理论........................................７０
４..５..２ 工程实际应用............................................７１
４..６ 本章小结....................................................７４
５ 金属矿山采空区稳定性敏感特征分析................................７６
５..１ 引言........................................................７６
５..２ 金属矿山采空区稳定性影响因素分析............................７６
５..２..１ 采空区结构因素..........................................７６
５..２..２ 采空区赋存环境..........................................７７
５..３ 单一采空区稳定性敏感分析....................................７８
５..３..１ 单一采空区稳定特征的结构效应............................７８
５..３..２ 采空区分维值与采空区稳定性关系..........................８７
５..３..３ 赋存环境对单一采空区稳定性的影响规律....................８９
５..４ 多采空区耦合结构作用效应....................................９５
５..４..１ 相似材料试验研究........................................９５
５..４..２ 多采空区耦合效应的数值模拟分析........................１００
５..５ 结构面对采空区稳定性的影响................................１０４
５..５..１ 单组结构面对采空区稳定性的影响........................１０４
５..５..２ 可产生滑塌锥的结构面对采空区的影响....................１１２
５..６ 本章小结..................................................１２１
６ 不同空间形态采空区围岩扰动规律与顶板力学模型..................１２３
６..１ 引言......................................................１２３
６..２ 立方型采空区形成过程围岩扰动规律..........................１２３
６..２..１ 工程背景..............................................１２３
６..２..２ 围岩扰动规律现场监测布置..............................１２４
６..２..３ 围岩扰动规律及稳定特征分析............................１２５
６..３ 狭长型采空区形成过程围岩扰动规律..........................１２６
６..３..１ 工程背景..............................................１２６
６..３..２ 围岩扰动规律现场监测及分析............................１２７
６..３..３ 基于精细探测的采空区围岩稳定状态分析..................１２８
６..４ 不同类型采空区顶板力学模型构建............................１３２
６..４..１ 基于弹性厚板理论的立方型采空区顶板稳定研究............１３２
６..４..２ 基于弹塑性理论的狭长型采空区顶板稳定研究..............１３８
６..５ 本章小结..................................................１４４
７ 渗流￣应力场耦合下采空区稳定性研究..............................１４５
７..１ 经典节理渗流模型简介......................................１４５
７..１..１ 单一裂隙渗流模型......................................１４５
７..１..２ 粗糙节理水力学模型....................................１４６
７..１..３ 单裂隙渗流与应力耦合..................................１４７
７..１..４ 裂隙网络渗流模型......................................１４８
７..２ 数值模拟与结果分析........................................１４９
７..２..１ 节理剪切本构模型的选择................................１４９
７..２..２ 模型的建立与参数选择..................................１５０
７..２..３ 数值模拟分析..........................................１５２
７..３ 本章小结..................................................１６３
８ 深部嗣后充填法采场采空区围岩卸荷失稳机制......................１６４
８..１ 引言......................................................１６４
８..２ 开采卸荷数值模拟仿真原理..................................１６４
８..２..１ 采空区形成过程围岩应力状态............................１６４
８..２..２ 采空区岩体卸荷荷载算法及步骤..........................１６５
８..３ 采空区形成过程中围岩能量释放规律..........................１６７
８..４ 基于尖点突变理论的采空区失稳局部能量突变判别准则..........１６９
８..４..１ 采空区系统失稳的能量失稳准则基础......................１６９
８..４..２ 岩石单元局部能量突变准则..............................１６９
８..５ 工程背景概述..............................................１７１
８..５..１ 工程地质条件..........................................１７１
８..５..２ 围岩物理力学特征......................................１７２
８..５..３ 深部地应力实测及分析..................................１７２
８..５..４ 模拟开采方案..........................................１７３
８..６ 嗣后充填法采场采空区卸荷数值模型构建及实现................１７４

８..６..１ 数值分析模型构建......................................１７４
８..６..２ 边界条件..............................................１７４
８..６..３ 物理力学参数..........................................１７５
８..６..４ 开采卸荷扰动区确定原则................................１７５
８..６..５ 卸荷数值计算过程的实现................................１７５

８..６..６ 能量释放指标的数值解算及可视化实现....................１７６
８..６..７ 深部采空区围岩稳定状态分析指标........................１７６
８..７ 分段空场嗣后充填法围岩卸荷失稳机制........................１７７
８..７..１ 采空区围岩应力场演化规律分析..........................１７７
８..７..２ 采空区围岩位移场演化规律分析..........................１８３
８..７..３ 采空区围岩塑性区扩展规律分析..........................１８５ ８..７..４ 采空区围岩能量演化规律分析............................１８８ ８..７..５ 基于局部弹性释放能突变的稳定性判别....................１９１ ８..８ 本章小结..................................................１９２
９ 基于能量链式效应机理的采空区稳定性控制技术....................１９４
９..１ 引言......................................................１９４
９..２ 采空区失稳灾变链式特性....................................１９４
９..２..１ 采空区系统基本特点....................................１９４
９..２..２ 采空区失稳灾变链式特征................................１９５
９..２..３ 采空区失稳灾变链演化过程与规律........................１９６
９..３ 采空区失稳灾变能量链式效应机理............................１９９
９..３..１ 采空区周围岩体能量分析................................１９９
９..３..２ 围岩能量链式效应耗散结构理论分析......................２００
９..３..３ 采空区能量链式演化规律................................２０２
９..４ 能量链式演化数学模型......................................２０３
９..４..１ 能量链式关系结构分析..................................２０４
９..４..２ 能量链式效应演化的数学模型............................２０５
９..４..３ 采空区失稳灾变能量链式启动判据........................２０５
９..５ 基于能量链式效应的采空区稳定性控制........................２０６
９..５..１ 采空区失稳灾变能量链断链控制机制......................２０６
９..５..２ 采空区失稳灾变能量链断链措施..........................２０８
９..６ 深部采空区稳定性控制工程实例..............................２１０
９..６..１ 大尹格庄金矿概述......................................２１０
９..６..２ 矿区工程地质与开采技术条件............................２１０
９..６..３ 开采现状概述与调查....................................２１１
９..６..４ 采空区稳定性控制技术..................................２１３
９..７ 本章小结..................................................２１７
１０..１ 空场法房柱式采空区稳定性分析..............................２２６
１０..１..１ 工程背景..............................................２２６
１０..１..２ 石人沟铁矿采空区ＣＭＳ三维激光扫描及分析..............２２８
１０..１..３ 基于ＣＭＳ实测的采空区稳定性数值模拟分析..............２３７
１０..１..４ 采空区稳定性分析模糊综合评判..........................２４３
１０..２ 充填法狭长型采空区稳定性分析..............................２４７
１０..２..１ 工程背景..............................................２４７
１０..２..２ 果洛龙洼金矿采空区ＣＭＳ三维激光探测及分析............２４９
１０..２..３ 基于ＣＭＳ实测的采空区稳定性数值模拟分析..............２５２
１０..２..４ 基于现场调查及Ｍａｔｈｅｗｓ稳定性图法采空区最大跨度计算....２５６
１０..３ 崩落法隐覆型采空区稳定性分析..............................２５９
１０..３.. 工程背景..............................................２５９
１０..３.. 岩石力学参数和地应力场................................２６１
１０..３.. 边界条件和初始平衡....................................２６３
１０..３.. 模拟分析方案..........................................２６４
１０..３.. 计算结果分析..........................................２６６