随着浅部资源的枯竭,多数矿山企业已进入深部开采。对于使用自然崩落法的矿山来说,矿岩节理裂隙较发育,岩体稳定性较差,加之底部结构中巷道众多,结构复杂,其稳定性一直是关注的重点。尤其是进入深部开采后,岩体条件更差,并面临高应力,保持底部结构的稳定对自然崩落法的使用效果来说极为重要。本文根据某铜矿深部采区出现的底部结构破坏严重及支护失效等问题,通过数值模拟对自然崩落法底部结构在前进式拉底过程中的稳定性进行分析,并初步探究深部岩体碎裂巷道中锚杆的破断原因,进而提出一种底部结构联合支护方案。本文主要研究内容及成果如下:(1)通过调查矿区的工程地质,确定了所要研究采区的岩体质量分级及力学参数,并对矿区地应力规律进行分析。(2)采用Midas-GTS软件研究前进式拉底过程对底部结构稳定性的影响,得出在拉完底后,桃形矿柱、出矿水平大部分巷道及交岔口处拉应力超过岩体抗拉强度,此时需对这些部位进行支护。(3)在构建底部结构三维模型时,考虑到结构的复杂性,将模型进行简化。使用Phase2有限元软件分析了模型中巷道的简化对底部结构的影响,得出巷道形状的简化不足以影响三维整体数值结果。(4)采用ANSYS数值软件构建加锚节理岩块,研究岩石与锚杆的模量比对锚杆受力变形特征及屈服断裂破坏模式的影响,得出当岩块的弹性模量与锚杆的弹性模量之比大于0.17时,节理岩块中的锚杆屈服形式由剪应力起主导作用,此时巷道中锚杆的设计强度宜按抗剪强度确定。(5)通过对矿山原有支护形式及失效原因的分析,提出了一种自然崩落法底部结构不张拉对穿型锚索与锚杆联合支护方案,由数值模拟和现场应用得出该支护方案效果良好。