矿柱回采和空区处理是地下空场采矿法的一个重要工艺步骤,其工作质量的好坏不仅直接影响着矿山的经济效益和地下有用资源的回收,而且关系到矿山的生产安全与生态环境。矿柱回采和空区处理方法的选取与矿岩的物理力学性质、矿柱存在时间的长短、地压变化规律有关。通常情况下,在矿房回采完毕后应及时回收矿柱处理空区。但由于处理空区工艺复杂,难度大,成本高,所以很多矿山在矿房回采后还留有大量的矿柱没有回收,大量的空区未作处理。本文针对这种现状,在崩落围岩处理空区的基础上,以建龙铁矿为研究对象,通过对矿山工程地质、采场参数及原岩应力场的调研来建立三维有限元模型,采用数值模拟的方法,运用ANSYS软件对地下矿房开采、矿柱回收和分步处理空区顶板围岩的全过程进行了动态模拟,同时对每一步骤分别进行了稳定性分析,从而模拟了围岩的失稳冒落过程,确定了空区顶板围岩冒落拱的形状和范围,得出了冒落拱的物理模型及经验公式,并由此提出了“按预知最终稳定冒落拱的形状和范围来布置工程处理空区”的技术方案。本课题研究的成功,对沉积岩形成的铁矿床的地下矿山在空区处理问题上具有普遍的指导意义,特别是在目前我国矿产资源紧张的情况下,对于有效利用资源、及时消除安全隐患、最大限度的减少成本都具有重要的现实意义。研究成果丰富了设计理论,具有较高的推广价值和广阔的发展前景。