针对地下矿山空间受限、设备资源有限以及生产任务重的特点，从相邻工序时间间隔最短及生产总时间最短的角度，构建了预控顶中深孔分段空场嗣后充填采矿法的生产计划优化模型，并采用启发式算法加速的遗传算法求解该模型。以赞比亚某铜矿的实际数据为例，对启发式遗传算法和普通遗传算法求出的染色体适应度进行比较分析。结果表明：相比普通遗传算法启发式遗传算法的求解收敛速度更快，经优化后矿山设备平均利用率为64.8%，平均出矿量为3 631.19 t/d，既能满足开采需求，又能有效缩短作业时间间隔，保证作业安全要求。该算法能够快速有效地解决井下多设备协调问题。

三山岛金矿新立矿区是我国首例实施海底开采的金属矿山。为了研究新立矿区井下矿体围岩变形破坏特征，以与矿体走向垂直的55号勘探线为监测剖面，通过布设井下四等水准监测系统，对55号勘探线剖面内不同深度开采中段巷道顶板围岩的垂直位移进行了长期监测。分析结果表明：（1）海底不同深度各中段矿体开采引起的变形均表现为对上盘岩体的影响范围大，而对下盘岩体影响范围小，越靠近矿体（或控矿断层F₁）部位，顶板围岩的下沉量越大；（2）各中段的累积沉降量曲线总体上表现为不对称漏斗形，其中较浅部的-200 m中段与-240 m中段累积沉降量曲线底部较为平缓，呈近似“锅”状，而深部的-320 m、-400 m、-480 m和-600 m中段沉降曲线呈“漏斗”状；（3）新立矿区矿体厚度、开采深度、开采强度、围岩岩性、围岩岩体结构以及充填效果是影响海底倾斜矿体开采围岩变形的因素，其中，矿区内控矿断层F₁的存在直接影响围岩变形曲线的形态。

自然崩落采矿法会造成一定范围的地表塌陷，是矿山的重大安全隐患。无人机航测在大面积复杂地表监测方面具有安全性好、作业流程简单及精度高的优点，是地表塌陷监测和三维建模的优选技术手段。针对国内最大的自然崩落法矿山，运用无人机航测对该矿山自然崩落法开采诱发的地表塌陷进行非接触监测，开发了无人机航测技术流程，提出了基于无人机航测的地表塌陷三维建模方法，以及三维建模精度分析方法。通过构建三维模型，进行地表塌陷影响区范围分析和塌陷影响区剖面数据分析以及地表塌陷理论分析，研究该矿山2022年3月至2023年3月塌陷区的变化，得到塌陷区变化特点和规律；采用概率积分法对地表塌陷规律进行预测，得出该矿山地表塌陷概率积分法预测值与实测值之间的误差小于0.18 m。研究结果可为该矿山地表治理和泥石流防治提供依据。

金川集团龙首矿西二采区上部中段充填采场发生失稳事故后，采矿方法由下向分层进路式胶结充填法转为无底柱分段崩落法时，面临着软破矿岩条件下覆盖层形成和采场稳定性问题。采用数值计算和现场试验等方法，对这2个关键技术问题进行了研究。数值模拟结果表明，随着崩落法首采分段回采工作的进行，采场复合顶板经历了破坏裂纹萌生、零星散块冒落、拱形批量冒落和柱塞状整体冒落等阶段，当首采分段回采结束时，顶板复合岩层冒落能够为崩落法采场提供足够厚度的覆盖层，且在崩落法采动地压下软破矿岩采场能够保持稳定。现场工业试验表明，在崩落法采场首采分段采用“阶梯式退采均匀扩展采空区+总量控制出矿”的技术方案，能够安全、高效地形成覆盖层，并通过增补“钢拱架+钢筋网+锚杆”的技术方案，解决在崩落法采动地压下维持破碎矿岩采场稳定性的问题，为无底柱分段崩落法在西二采区的扩大应用奠定了技术基础。

针对分段空场嗣后充填法人工矿柱（充填体）稳定性评价指标因素概率分配过程和权重分配中存在的问题，综合考虑工程地质环境、岩体质量、力学响应指标、声发射参数特征和几何形态5类信息源的影响，建立了涵盖17项稳定性影响因素的人工矿柱（充填体）稳定性多源信息评价指标体系，并基于此确立了人工矿柱（充填体）稳定性D-S证据理论的识别框架及评价指标分级标准。通过引入正态隶属度函数及改进的K-L距离对指标因素概率分配和权重分配进行优化，构建了基于改进D-S证据理论多源信息融合的人工矿柱（充填体）稳定性评价模型。选取某分段空场嗣后充填开采矿山5个典型人工矿柱（充填体）对模型的适用性进行验证，结果表明：多源信息融合稳定性评价等级分别为AP-2、AP-3和AP-5（Ⅱ级）> AP-4（Ⅲ级）> AP-1（Ⅳ级），稳定性评价结果与前期位移、声发射现场监测分析评价和数值模拟分析评价结果基本吻合，验证了评价模型在实际应用中的科学有效性。该模型为人工矿柱（充填体）稳定性分析提供了一种更全面的综合评价方法。

为了研究地下金属矿充填开采覆岩移动规律，以盘龙铅锌矿采场作为研究对象，建立非线性弹性地基梁力学模型，开展了不同采场结构参数、顶板厚度、原岩应力及充填体配比对于覆岩移动的影响研究。研究发现5个因素对于覆岩移动的影响从强到弱依次为充填体配比、采场结构参数、顶板厚度、原岩应力，提高充填体配比是控制覆岩位移的关键。通过采用Flac3D数值模拟方法计算不同充填体配比下覆岩移动值，将数值模拟分析结果与力学理论计算结果进行对比，二者差异率在3%~9%之间，从而验证了力学模型计算结果的可靠性。基于研究结果，提出地下矿山充填开采覆岩沉降控制技术，并将其应用于工业试验。研究成果可为类似矿山进行岩层控制提供借鉴。

鉴于矿山废水处理工艺具有一定的局限性，且磷石膏充填工艺需要消耗大量的水资源，将矿山含硫酸盐废水作为磷石膏充填用水并探讨其可行性。结果表明：废水中的硫酸盐能够促进磷石膏充填体的早期水化反应，进而提升充填体早期强度。当浓度从0增加至30 000 mg/L时，充填体7 d强度由0.46 MPa升高至0.63 MPa，提高了37%；14 d强度由0.64 MPa升高至1.03 MPa，提高了61%。这主要跟水化产物钙矾石（AFt）和水化硅酸钙（C-S-H）的形成有关；但随着养护时间的增长，充填体28，60，90 d强度均在硫酸盐浓度为15 000 mg/L时达到最高。过量的会干扰水化硬化过程，充填体后期强度因受到钙矾石的膨胀特性以及Na₂SO₄重结晶等影响而出现下降。研究结果可为矿山废水治理和磷石膏充填工艺优化提供新思路。

为了更合理地回收云锡老厂分公司残矿资源，运用FLAC^3D数值模拟软件对高峰山矿段残留矿柱回采进行模拟分析，提出6种不同的矿柱回收方案，针对分析结果确定了合适的矿柱回采工艺，并开展了工业试验。结合矿山实际情况，从多个维度分析剩余矿柱是否具备回收条件和回收价值。结果表明：可采用进路规格为4 m×4 m的两步骤胶结充填采矿法进行矿柱回采，一步骤胶结充填强度大于3.52 MPa，二步骤充填强度大于1.08 MPa；矿段内有4条矿柱相对完整、保有资源量大且品位高，现阶段具备回采条件，其中南盘区4#盘区矿柱需在锡精矿市场金属价格大于24.48万元/t时进行回采，其余3条矿柱可在锡精矿市场金属价格大于10.05万元/t时进行回采。

为实现固废循环利用，降低尾砂和镍渣的固废堆存，开展了镍渣—全尾砂混合骨料配比试验。通过扫描电镜和X射线荧光光谱测定（XRF）方法分析了镍渣和全尾砂的粒级分布和化学成分，利用骨料堆积密实度理论确定了镍渣—尾砂的配比优化范围为4∶6、5∶5和6∶4；考虑料浆的流动性、和易性及充填体强度，最终推荐镍渣—全尾砂的最优配合比为5∶5，料浆的质量浓度为77%~79%，水泥添加量为310 kg/m3；针对镍渣—全尾砂充填，镍渣利用量最高不超过50%，最大质量浓度为79%，对应的剪切应力为112.634 Pa，黏度为0.938 Pa·s。

针对采空区稳定性分析影响因素多、定量化评价困难等问题，提出了一种基于决策实验室分析（DEMATEL）—解释结构模型（ISM）的采空区稳定性模糊综合评价方法。利用DEMATEL-ISM模型分析了3个维度共12个主要危险因素间的复杂关系，识别关键因素和因素间的影响路径，进行了因素的层次划分和权重确定。同时，将权重集引入模糊综合评价体系，建立了一种新型采空区稳定性评价模型，实现了采空区稳定性分级。依托某铅锌矿，以930 m中段36-2采空区作为研究对象进行采空区稳定性评价，采用FLAC^3D数值模拟软件分析了该采空区的稳定性状况，并对评价分级结果进行了验证。结果表明：本文提出的采空区稳定性评价模型具有较高的适用性和准确性，能够为采空区的安全管理提供理论支撑。

地下金属矿的开采作业是一个复杂的过程，涉及多装备的调度、多工序的协调以及不确定性事件的应对。围绕井下开采作业过程的动态推演问题，提出了一种基于Petri网的建模和仿真方法，通过五层架构分解系统，将多装备调度转化为“多回采单元—多工序—多装备”的组合优化问题，描述系统内动态交互过程。采用Petri网方法构建了包含开采作业空间、作业装备和作业工序的逻辑模型，实现开采作业系统由井下实体向计算机仿真空间的映射。仿真结果显示，整体作业进度完成时间为213.77 d，生成656条开采作业记录。应用结果表明，该方法能够有效推演矿山开采调度过程，获得不同条件下的预期生产效果。研究结果可为地下金属矿开采作业的动态调度决策提供支持。

针对传统方法无法精确进行采空区稳定性预测的问题，提出了一种基于SIDBO-BP的采空区稳定性预测方法。从采空区内外部2个方面进行考虑，确定了影响采空区稳定性的9个因素作为特征值，构建了基于SIDBO-BP的采空区稳定性预测模型。以云南省某铅锌矿93组采空区作为研究对象，使用准确率、精确度、特异性、召回率和F1_Score共5个指标对模型的预测结果进行评估，并与其他算法模型进行对比。结果表明：SIDBO-BP模型预测结果的准确率、精确度、特异性、召回率和F1_Score均大于其余算法模型，且与实际结果基本吻合，说明基于SIDBO-BP的采空区稳定性预测方法具有更好的性能且预测效果更理想。