石膏是一种重要的绿色环保非金属矿产资源，在工农业生产和人民生活中具有广泛的用途。 目前，我国石膏矿山以地下开采为主，普遍采用房柱采矿法开采，特点是回采率低下且产生大面积的采空区。 由于石膏属廉价矿物，用充填法处理房柱法采空区遇到巨大的成本压力；用隔离法处理房柱法采空区，难以阻止大范围采空区地压活动对生产区人员与设备的威胁。因此，在石膏厚矿体中试验不产生采空区的无底柱分段崩落法，具有重大的理论意义与实用价值。 无底柱分段崩落法在金属矿开采中有着广泛的运用，适用于矿体与下盘围岩基本稳定的急倾斜或极厚矿体开采，在石膏矿产开采中尚无先例。针对石膏矿体下盘为不稳定的泥岩、粉砂岩的条件，本论文作者的导师张世雄教授改进，提出直接装运矿石的无底柱分段崩落法方案，运用于隆尧邢周石膏矿业有限责任公司缓倾斜极厚石膏矿体的开采，探索石膏采矿方法的新路，得到财政部矿产资源保护项目的资助，开展了卓有成效的研究与试验工作。 为了确保改进的无底柱分段崩落法安全、高效回采石膏矿体，必需进行大量的理论研究、室内模拟计算和现场工业试验工作。 本论文是该科技攻关项目的组成部分，以邢周石膏矿无底柱分段崩落法试验为研究对象。邢周石膏矿位于河北隆尧双碑石膏矿区。试验区选定在7号矿体，该矿体平均厚度58.72m，倾角20°～30°。无底柱分段崩落法工业试验在两个分段进行，分段高度为13m，每个分段分别布置8条回采进路。 本论文的研究工作包括对邢周石膏矿床进行现场裂隙节理调查、岩石物理力学性质测试和岩体声波特性测试等现场调查与室内试验工作，以及无底柱分段崩落法的数值模拟计算分析。 现场节理裂隙调查表明，邢周石膏矿试验区岩体的节理中等发育，且富含泥质夹层，遇水易塑化，以缓倾斜节理为主，矿层内多数巷道围岩的稳定性较好。 岩石三轴压缩试验表明，石膏属于中软岩，在三向力作用下，试件破坏位置往往发生在有节理裂隙的地方，属于剪切破坏。石膏表现出很强的弹—塑性质。 试验区-288m水平和-301m水平的巷道围岩声波测试表明，开挖爆破的巷道围岩松动范围在1m以下，石膏层的完整性较好，凝聚力较大，有较好的抵抗爆破破坏的能力，回采进路内基本不需要支护，具有较好的无底柱分段崩落法试验条件。 对直接装运矿石的无底柱分段崩落法开采的有限元数值模拟表明：开采对垂直方向的应力影响稍大，由原岩应力2.14MPa上升到3.2MPa；水平方向上的应力和剪应力一般变化较小。整体来讲，进路回采引起的进路围岩的应力变化不大，通常不会造成进路围岩的大范围破坏。第一分段回采进路采动引起的地表下沉数值不大，为7～8.3cm；回采进路顶板的垂直下沉在5cm以下；水平方向上的位移数值很小，多为毫米级。从位移角度考虑，进路回采整体上是安全的。 研究表明，在隆尧邢周石膏矿应用直接装运矿石的无底柱分段崩落法具有良好的岩石力学理论基础。