随着大多数金属矿转入地下开采,采空区的数量也日益增加,形成了集聚采空区群。如果采空区群没有得到有效治理,一旦发生破坏失稳,将会产生强力冲击波,诱发地表塌陷等灾害事故,对井下作业人员造成伤害及设备造成严重损坏。因此,开展采空区群失稳响应与控制研究,对矿山安全生产具有重要意义。论文以某大型金矿地下采空区群为研究对象,基于框架结构的静力与动力理论,结合采空区群现场分布情况,通过理论分析、数值模拟、现场踏勘及现场监测等方法,对采空区群失稳响应及“短板”单元空区甄别方法开展了相关研究,针对“短板”单元空区,提出了采空区群失稳控制方法。论文的主要工作如下:(1)从框架结构的相关理论与方法出发,在对某大型金属矿山地下采空区群现场踏勘的基础上,总结了采空区群具有的框架结构特征,研究了框架结构的静力分析方法与动力分析方法,确定了适用于该金属矿山的理论方法。(2)提出了采空区群动力响应的类层间剪切模型法,通过将上覆岩层等效为“虚拟间柱群”和集中质量块组成的系统,将周边围岩等效为剪切力的作用,构建采空区群类层间剪切模型,建立采空区群内岩体介质的动力响应微分方程,揭示采空区群的动力响应规律,评估采空区群的整体稳定性情况。(3)构建了采空区群类框架结构自稳模型,建立采空区群内部结构的位移法典型方程组,结合岩石强度理论,推导出采空区顶柱、间柱自稳系数,引入顶柱、间柱重要度因子?、?,计算采空区的自稳系数,甄别采空区群“短板”单元空区。揭示自稳系数与赋存深度、位置之间的关系,反映“短板”单元空区的分布情况。(4)在采空区群中“短板”单元空区甄别的基础上,有针对性地充填处理“短板”单元空区,并借助FLAC3D数值模拟法及类层间剪切模型法,分析处理后采空区群的应力场、位移场、速度场响应特性及分布规律,评估充填处理后采空区群的整体稳定性,为采空区群的失稳控制提供了技术支撑。