自然崩落法采矿是指采用拉底造成的应力重分布诱导矿石崩落的采矿方法,该采矿方法尤其适用于矿体厚大的低品位矿山,并可以显著提高开采效率、降低采矿成本、提高生产强度,提升矿山企业的市场竞争力。该采矿方法生产工艺先进,具有一定规模效益,但同时优缺点也非常明显,需要很高的生产管理水平。在自然崩落法回采过程中,矿体崩透地表前,相当于空场条件下放矿,如果放矿速度过快,会使崩落顶板与存窿面之间留有较大的空间,一旦上覆矿岩大范围集中崩落,极有可能产生破坏性极强的冲击气浪,伤害井下作业面人员、破坏作业设备;同时,拉底活动产生的应力重分布会降低底部结构强度,持续崩落到达地表后还有可能导致地表大范围快速塌陷,容易引发地表滑坡等地质灾害并可能导致后期出矿困难。本文的研究课题来源于我国云南省迪庆高原腹地的普朗铜矿,该矿是我国1999年发现的超大型斑岩铜多金属矿,其矿体厚大但较为破碎,产状倾斜、断层交错、节理裂隙发育,较为适合采用自然崩落法进行大规模开采。普朗铜矿自然崩落法开采面临岩体崩落发展行为不确定、状态不可知、地表沉降塌陷的发展演化对井下出矿的影响难以准确评估等难题,需要通过工程岩体监测技术手段对整个自然崩落发展的全时空演化过程进行数据解读。分析并总结了普朗铜矿自然崩落发展过程的崩落作用机制及具体监测需求,研发和构建了普朗铜矿自然崩落发展过程多尺度全时空综合在线监测系统,实现了自然崩落发展演化过程在点-线-面-体多维空间上的多尺度精细化数据表征,基于实际发生的多尺度融合数据揭示了普朗铜矿自然崩落发展全时空演化的基本规律,论文的主要研究内容如下:（1）普朗铜矿自然崩落发展过程多尺度全时空监测系统研究根据国内外对自然崩落法开采过程实施监测和观测的方法调研,结合矿区地质条件及生产工艺特点对普朗铜矿自然崩落发展演化各阶段的崩落机制进行了分析,提出普朗铜矿自然崩落受应力崩落、重力崩落、断层诱导崩落三种机制的综合和交替控制,归纳了普朗铜矿自然崩落发展过程的监测需求及对监测系统的要求,据此提出有针对性的监测技术及相应装备,构建了普朗铜矿自然崩落发展过程多尺度全时空监测系统框架,为后续自然崩落发展全时空演化规律的研究奠定了坚实的基础。（2）上覆矿岩崩落发展规律研究依据多尺度综合监测系统的过程数据,分析了普朗铜矿首采区上覆矿岩崩落发展的时空演化规律。通过基于大尺度矿岩崩落空间范围内微震事件累积视体积和能量指数的顶板崩落发展趋势时间序列分析方法等圈定崩落顶板的松动区、孕震区、弹性区等岩体的阶段特征分区;根据2#溜井空孔监测数据修正了采前数值预测的顶板矿岩平均崩落速度,根据TDR监测数据验证了采前数值模拟关于顶板崩落西侧崩落快于东侧等结论;通过分析微震事件在断层周围的时空分布规律,评估断层活化对断层附近重要设施区域稳定性的影响;通过监测数据时程分析将普朗铜矿自然崩落过程分为初始拉底阶段、初始崩落阶段、崩落发展阶段以及崩透地表以后四个发展阶段,指出普朗铜矿自然崩落发展过程受拉底推进爆破扰动、断层活化诱导以及首采区岩体条件等因素的综合控制,归纳出普朗铜矿上覆矿岩自然崩落发展时空演化过程的总体规律。（3）自然崩落法开采的地表沉降规律研究通过监测数据的时间序列分析等方法对普朗铜矿地表沉降塌陷过程的发展演化规律进行了研究。结合首采区地质条件以及其他监测手段数据对拉底早期地表塌陷坑以及地表整体塌陷后坑底小型天窗群的成因进行分析,利用监测数据圈定地表塌陷变形范围,将地表塌陷面积与拉底面积统计结合分析,判断地表塌陷范围的发展趋势;将监测掌握的各区域塌陷变形量化数值过程变化与放矿管理软件计算的出矿高度进行比对分析,实现了立体空间上矿岩崩落发展程度的量化评估,为调整拉底和放矿策略提供数据指导;对普朗铜矿塌陷坑崩落角进行了经验法估计,分析了现状崩落角较大的原因;根据剖面监测数据分析了井下放矿量对地表沉降的影响;总结了普朗铜矿地表沉降塌陷的发展演化可分为沉降准备、地表连续-不连续沉降、区域塌陷显现、初始崩透地表、塌陷范围持续扩大发展五个阶段。指出普朗铜矿地表沉降和塌陷主要受断层破碎带作用、拉底推进与放矿出矿作用、地表地形作用以及地表水的作用等多因素的综合控制,地表塌陷范围随井下拉底面积的发展呈现出线性关系,可以根据地表塌陷面积随拉底面积变化的拟合直线关系式预测和判断地表沉降塌陷范围的后续发展趋势。对普朗铜矿自然崩落法开采两年多来持续监测获取的多尺度监测数据融合分析,揭示了该矿自然崩落发展时空演化总体规律,为生产工艺参数调整提供了科学依据,为自然崩落法安全、高效开采提供了保障。本文的研究成果将对我国诸多露天转地下开采矿山及低品位厚大矿体的大规模高效开发利用提供借鉴和参考。