随着矿山资源的不断开采,形成的采空区也不断扩大,由此引发的一系列地质灾害问题也越来越多,尤其对地表有村庄的矿山,采空区失稳将会影响地面交通安全,甚至造成房屋倒塌,对社会造成极大的恐慌和生命财产损失。因此,研究石膏类矿山采空区失稳机理,提出最优采空区防治方案,对维护采空区稳定性和减少地表沉降具有很大的现实意义。本文针对贵溪罗塘石膏矿山矿体及围岩特有的物理特性与赋存状态,展开地表塌陷原因现场调查,得到地表塌陷是由下部采空区失稳引起的结论。进而采用理论分析、数值模拟分析、相似材料模拟实验分析进行采空区失稳机理研究并相互印证,最后以此为理论基础,提出对罗塘石膏矿山采空区处理的方案。主要研究内容和结论如下:(1)理论分析采场顶板应力分布规律,得到顶板中部下表面易因拉应力作用造成顶板失稳。从而对于石膏类矿山,预留一定厚度的矿岩层代替上盘围岩作为护顶层,能较好的维护顶板的稳定性,但其所留厚度应至少大于拉应力区高度。采用Lunder公式计算矿柱强度能较为准确反应该类矿柱强度随矿柱尺寸增大而增大。同时采用“三带”理论分析临界开采安全深度,避免井下开采活动离地表过近时,造成地表有害沉降。(2)根据相似材料模拟实验,定性的了解当采场顶板及上覆岩层不断受压时,顶板中央及边角点处首先出现裂隙,随后裂隙逐渐扩展、变宽直至贯穿地表;同时矿柱强度随裂隙的发育而不断降低,当不足以支承上覆岩层时,矿柱失稳,进而引起顶板整体垮落。(3)运用FLAC3D软件对研究区域进行三维数值模拟,从矿体开采过程、不同矿柱宽高比两方面对采空区周围岩体应力分布、顶板沉降位移、矿柱稳定性进行分析研究,揭示了矿体开采过程中,周围岩体应力、位移变化规律;矿柱宽高比减小,导致矿柱由稳定向不稳定转变,进一步验证了采空区失稳机理。(4)对罗塘石膏矿采空区稳定性进行评价发现该矿预留厚度、矿房跨度均有利于顶板的稳定,但矿柱宽3m时,能满足地表非重要建筑物的安全要求,但对地表有住宅等重要构建筑时,存在一定的安全隐患。同时对地表沉降位移监测发现,虽然该矿已较长时间停产,但地表仍有较大沉降位移变化。据此提出在加强对水的治理外,还需要对采空区进行分区充填治理,并确定了采用矿房两端浆砌块石点柱支护方案,以加强矿山采空区长期稳定性。