露天开采过程中,突发性采空区塌陷对人员和设备安全构成了严重威胁。河曲露天矿由8个井工矿资源整合而来,矿田范围内采空区密布,论文针对采空区的影响进行安全防控和处置技术研究,确保河曲露天矿安全高效的实现资源开发。对比分析了河曲露天矿的工程地质条件和采空区勘探资料,确定了疑似采空区的位置,并结合钻探验证、现场监测、采空区上覆岩层稳定性评价等方法确定了实际存在的7个采空区位置及尺寸。根据现场调研和钻孔资料分析确定采空区上部的关键层为12#煤顶板钙质泥岩和13#煤顶板钙质砂岩,对关键层和煤层进行现场取样、加工,并采用单轴压缩、变角剪切和点荷载等试验方法测定了采空区围岩体的物理力学参数。根据采空区尺寸建立采空区及上覆岩层的数值模型和理论模型,分析得到了不同跨度采空区的上覆岩层岩层沉降量,认为超过50m跨度的采空区会在地表形成显性破坏,对露天矿生产安全影响最大的单采空区跨度区间为0~40m,且震动荷载对岩层位移的影响与跨度正相关。对双采空区进行了建模分析,认为多采空区产生应力叠加效应的间距范围是0~20m。结合不同跨度采空区的破坏规律,确定了已探明的7个采空区可以安全开采的层位,为采空区上覆薄煤层的安全高效回收提供了依据。针对不同跨度和破坏特征的采空区,提出了四种深孔爆破法处理采空区的预案,对采空区处理后的煤岩混杂区的选采设备型号、设备布置、开采方式等内容进行了优化。研究成果在河曲露天矿成功应用,处理采空区7个,回收采空区残煤5.5Mt,保证了河曲露天矿2019年度过采空区期间的生产能力稳定,直接经济效益达2800万元。该论文有图54幅,表20个,参考文献70篇。