矿产资源是矿山可持续发展的基本条件。为减少矿物资源的损失,不仅要回采容易开采的矿体,还需要尽可能的回采各种复杂地质条件的矿体。为保证井下矿体回采的安全性,通常会留大量的矿柱来支撑顶板和上下盘围岩。为不造成矿柱上矿石资源的损失,通常会在采完矿房后进行矿柱的回采工作。由于矿房回采后造成矿柱上应力集中,增大了矿柱回采的难度,水平矿柱下和大型充填体中的矿柱回采是其中最为复杂的情况之一。因此,研究充填体包裹住的、水平矿柱下的矿柱的回采方法及回采效应,对类似情况下的矿柱回采具有重要意义。本文针对安庆铜矿-520~-640 m中段二步骤回采的矿柱5号柱的回采进行研究。通过现场的地质调查和文献阅读了解矿山的地质情况,和地应力的分布规律。应用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,分析了采场的稳定性和回采效应,并对空区的治理提出了充填方案。论文主要研究内容和结论如下:(1)对矿区的地质条件、岩石性质、地应力等进行了简要分析,得到了矿岩性质为一般、地应力随深度的线性变化关系。(2)采用太沙基模型法和Thomas模型法对充填体的稳定性进行理论分析,得到了5号柱回采过程中两侧充填体及顶板能保持稳定的结论。在此基础上,选择了5号柱的采矿方法为垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法(VCR法)。为保证矿山生产能力,提出双中段VCR法嗣后充填采矿方法。(3)将安庆铜矿的采掘计划图经过处理后用实体建模软件SURPAC打开,建立了矿体和围岩的实体和块体模型并导出质心坐标。以块体质心的坐标在FLAC3D中建立了矿体网格模型。参考前人对安庆铜矿的围岩、矿体、充填体的强度测量结果,通过FLAC3D对矿体的回采过程进行模拟,得到了5号柱回采过程中顶板与两侧充填体的应力、位移变化规律,验证了上一章回采过程中顶板和充填体能维持稳定的论述。(4)采用光弹性应力计对采场顶板的二次应力进行监测,得到了顶板的二次应力变化规律,并验证了模拟计算的可靠性。采用三维激光探测系统(C-ALS)对5号柱空区进行现场探测,通过空区剖面是矿体设计边界的对比,发现5号柱两侧充填体没有发生垮落,证明了双阶段VCR法高强度回采下充填体确实能维持稳定。(5)根据模拟研究和空区探测结果,提出了空区顶部和底部采用胶结充填、中部采用尾砂充填的空区治理方案。采场底部采用胶结充填40 m,中间尾砂充填40 m,顶部胶结充填40 m。采用FLAC3D对充填效果进行模拟,得到充填后5号柱充填体两侧的塑性区和水平位移减小的结论,证明了尾砂胶结充填和尾砂充填的有效性。