随着矿产资源开采逐渐由浅部转向深部,采动应力条件愈发复杂,为保障生产安全须进行采场地压管理,围岩压力拱效应在采场地压控制方面具有重要价值,但目前还没有对房柱采场围岩压力拱的相关研究,因此开展房柱式采场压力拱演化规律及应用研究具有重要的理论意义和工程价值。本文以某房柱式矿山采动过程为工程背景,基于压力拱理论及相似理论,采用理论分析、相似模型试验及有限差分数值模拟相结合的方法,研究了深部房柱式硬岩采场采动过程中顶板围岩压力拱演化规律。论文主要工作如下:（1）以某钨矿为研究对象,进行了相似模型试验,得到了矿柱-顶板体系开挖过程中压力拱形成及演化形式,发现局部矿柱失稳引起顶板变形加剧,采空区顶板持续垮落形成“三带”,盘区两采场最终形成各自“拱形”垮落区域,盘区间柱能有效阻隔大范围贯通破坏。不同于矿柱面积承载理论,采场中心区域矿柱荷载大于边缘矿柱,因此硬岩矿山也存在压力拱结构。（2）在相似模型试验基础上,采用FLACD模拟三维情况下盘区矿房开挖及局部矿柱失稳过程,对模拟结果综合分析后得出:模型试验与数值模拟结果一致;矿房开挖后矿柱-顶板形成压力拱,压力拱拱高、拱厚、跨度随矿房开挖及矿柱失稳的变化规律;将围岩压力拱演化导致房柱式采场失稳分为4个阶段:压力拱形成阶段、压力拱扩大及叠加阶段、局部矿柱失稳阶段、采场大范围失稳后稳定阶段。整个发展过程是随着矿房开挖的“平衡-失稳-再平衡-再失稳”动态过程。（3）基于理论分析及试验研究结果,将采场压力拱简化为三铰拱,运用结构力学方法对该模型分析,得到了平面压力拱形态方程;进一步将该公式推广至3维,得到了正方形采场开挖形成的压力拱壳形态为“椭球壳”结构。（4）压力拱力学特性分析结果表明,矿柱实际荷载为覆岩压力拱壳内岩体重量,推导得到采场内不同位置处矿柱的荷载计算公式,进而提出一种采场矿柱尺寸优化方法,克服了矿柱面积承载理论导致留设矿柱尺寸过大的缺点,既保证了回采过程矿柱的稳定性,同时提升了矿石回采率。选取该钨矿深部某一现存正方形采场,采用推导得到的矿柱尺寸计算公式求得采场各位置实际需要的矿柱宽度,采场回采率由原来67.56%增大至69.47%,增幅达1.91%,经济效益显著。