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广东省大宝山矿业有限公司地下矿床采用分段空场法开采，多年来由于民采与矿山开采形成了数百万m3的采空区。近年，井下出现过三次明显的冒落和地压活动，对地表、露天边坡、露天铁矿开采及井下安全生产产生了一定的影响，主要表现在：(1)对地表环境和设施造成了破坏；(2)破坏井下安全生产系统；(3)引起人员、设备的安全事故；(4)造成一定的经济损失。
为了充分合理同收地下资源，广东省大宝山矿业有限公司特提出《地下采空区探测与处理》课题，在对现有采空区状况进行充分调研的基础上，通过理论与数值分析、取样实验等技术手段，对采空区群进行探测与分类，重点对涉及井下安全开采的塌陷区及关键采空区充填区域的稳定性进行了研究，并提出与该区域矿体开采的安全指标与技术措施，以保证后续地下安全开采。通过系列研究，获得了如下重要成果：
(1)CMS系统是进行空区探测的有效手段。它具有探测空区效率高，探测结果可视化效果好的优点，CMS探测成果可直接用于计算空区体积和顶板面积、建立空区三维模型、对模型沿任意方向和位置切剖面，可进一步用于指导空区充填、开展空区稳定性分析等相关采矿管理和控制过程。
(2)对矿区采空区进行了系统调查和研究，大宝山矿井下Ⅰ～Ⅸ采空区总体积约为181.05万m3，其中Ⅰ号为较小的民窿，Ⅱ、Ⅵ已进行充填，Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ自然崩落至地表，Ⅲ、Ⅳ充填尚未结束，Ⅸ为民采老窿。Ⅱ、Ⅵ等空区充填体积约为39.8万m3，三次大塌方填实空区体积83.1万m3，现存空区体积58.15万m3。掌握了采空区的具体分布状况，采空区与露天开采以及露天边坡的空间关系，采空区与井下重大生产设备空间位置关系。统计结果表明，在610、600、570中段，采空区最为集中。较大的采空区和采空区群主要集中在23～31线、37～41线、45～49线之间。
(3)对大宝山矿“六·一二”、“七·九”和“一一·二七”三次大的空区坍塌进行了调研，统计了各次塌方范围、塌方量及塌方原因。用下限法、应力分析法和简化Bishop法分别对塌陷区进行了力学分析，得到各种方法的安全分别为1.90、2.13和1.96，各方法计算的平均安全系数为2.53。研究认为，应力最为集中的三个空区经过塌陷以后，应力得到了极大程度的释放和缓解，大的宏观地压显现已不复存，塌陷区上下盘围岩是稳定的，不会发生再次滑移与塌陷。
(4)对576特大采空区进行了充填前及充填后的数值模拟分析，研究表明，576空区形成时释放了大量的应力，现阶段空区基本稳定，但上方自顶板贯穿至地表的较大区域出现拉应力，这个区域易受拉破坏，故存在安全隐患，随着时间的推移，岩体破坏加剧，会影响整个采空区的稳定性。576采空区实施废石充填后，充填体虽然不能完全阻止围岩和矿柱的变形，但给予矿柱的侧向阻力能使矿柱的受力变形状况得到很好的改善，采空区两帮围岩的应力集中现象亦有明显改观，并且采空区塌陷造成强烈空气冲击波的危险消除，是576采空区近区开采先决条件。
(5)对576采空区以北矿体的安全回采应采取如下技术措施：①576特大采空区充填至顶部时，可采用注浆方式，必须实现充填接顶，使充填体承受采空区顶部覆盖岩层的压力；②576采空区充填后，同样会产生应力转移和应力重分布，可能对周边矿柱和空区顶板的稳定性产生影响，必须加强对充填区域周边地压监测及预测预报工作；③51线以北的矿体是大宝山矿今后较长时期井下开采的主要区域，这部分矿体的开采，应该科学合理的设计采矿方法，严格规划矿块的回采顺序和充填顺序，产生的新采空区均应及时进行处理，避免欠账；④大宝山矿井下采空区可以采用充填、崩落、空场联合处理的办法，对于矿岩条件相对较好的、孤立且规模不大的采空区，采用封闭和隔离的方法处理；对相对比较独立的上部采空区若地表允许塌陷，可以采用崩落采空区的方法处理；而对于下部矿岩条件相对较差的大型采空区最好采用充填料充填采空区；⑤随着开采范围扩大，地压活动加剧，建议大宝山矿建立一套完整的适合大宝山矿实际情况的地压监测预报系统，为地下矿床安全开采提供安全保障。
本文研究工作立足学科前沿，运用最新探测技术与手段，对地下采空区的探测和处理进行了系统研究，为矿山现场采空区的影响提出了有效的控制措施。