矿产资源的充分高效利用是资源可持续发展的一个目标,残留矿柱作为矿产资源的一部分,它的充分回收体现了资源可持续发展这一目标要求。顶底柱的回采是残留矿柱回采的一个难点,受到赋存环境、回采工艺方法的制约。本文从充填工艺和混凝土力学角度出发,采用注浆方法在阶段矿柱之上形成具有强度和整体性的人工假顶,以达到安全充分回采矿柱的目的。本文主要从以下几个方面进行了研究:(1)以注浆在岩土工程中的应用为背景,以渗透注浆理论为基础研究影响碎石注浆效果的因素。着重分析注浆材料、注浆方法、浆液与碎石松散集料的作用机理。(2)设计完成了室内注浆模型试验装置,为现场注浆提供了试验依据。(3)采用注浆室内模拟试验对碎石松散集料可注性进行研究。采用静压力底部注浆的方式,从单孔注浆到多孔注浆进行模拟,从试验上验证其注浆造顶方法的可行性。(4)浇注与注浆碎石胶结体相同配合比的试件,以及作为对比的不同配合比试件,通过抗压强度试验和声波测试来检测碎石胶结体的注浆效果。进一步得到该配合比条件下注浆碎石假顶的稳定性。(5)在注浆试验的基础上,采用数值模拟的方法对底柱回采注浆假顶的稳定性进行分析。结合尖点突变和强度折减法,以位移突变作为注浆假顶失稳的主要判据,得到注浆假顶安全系数。