芒硝矿作为我国盐类矿床中的优势矿产资源,被广泛利用于工业制造领域,在社会生产生活中有着极其重要的作用。芒硝矿经钻井水溶开采在矿层形成一定尺寸的溶腔,溶腔保持稳定是保障采卤生产过程平稳进行的关键;矿层溶腔一旦发生失稳,则会引起顶板岩体移动变形和上覆岩层失稳沉陷,造成安全事故。本文以某芒硝矿开采工程为依托,在对矿区工程地质和水文地质条件进行分析研究的基础上,采用理论分析和数值模拟相结合的方法对芒硝矿区水溶开采溶腔稳定性、覆岩稳定性及地表沉降变形进行了较为深入的研究,论文的主要研究工作和成果如下:（1）对某芒硝矿区工程地质条件、水文地质条件和矿区开采现状等方面的资料进行了收集与分析;通过工程地质勘察,基本查明了某芒硝矿区详细地层及构造分布、地下水类型、含水层与隔水层特征、工程地质岩组情况,获取了相关岩土体物理力学参数。（2）采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合数值模拟软件建立水溶开采过程不同发育尺寸的溶腔模型,分析了芒硝矿溶腔在流-固耦合机制作用下,腔内压力水渗透过程中溶腔顶板、底板、侧壁围岩的应力场和位移场的分布规律,并对溶腔的扩溶规律和稳定性机制进行了研究。（3）根据芒硝矿区实际工程概况,结合矿区工程岩层条件,利用FLAC3D有限差分数值模拟软件,建立芒硝矿水溶开采单溶腔数值模拟三维计算模型,分析了一定流变时间下,不同跨径、腔内不同卤水压力工况下芒硝矿溶腔围岩应力场和位移场的分布规律;利用FLAC3D数值模拟软件建立双溶腔三维数值计算模型,计算分析不同卤水压力、不同矿柱间距工况下芒硝矿溶腔围岩应力场和位移场的分布规律;对芒硝矿层单、双溶腔顶板失稳引起的地表移动变形进行了研究,并得出芒硝矿区溶腔合理跨度和溶腔之间的合理间距;为矿区水溶开采溶腔稳定性控制提供了依据。（4）分析了芒硝矿水溶开采溶腔上覆岩层稳定性的影响因素,结合该芒硝矿区工程地质条件和实际开采状况,基于塌落拱理论、单点突变理论、板梁理论、结构荷载理论分别计算得出溶腔顶板不塌陷的临界深度、溶腔顶板大变形失稳条件、溶腔顶板安全覆岩厚度和安全隔离层厚度;基于覆岩移动破坏三带理论、沉陷作用分层传递理论、地表盆地移动变形理论计算得出覆岩移动和变形影响范围,对地表移动变形影响进行了评估,提出了芒硝矿区溶腔失稳与覆岩沉陷的控制措施。本文为某芒硝矿水溶开采溶腔稳定性控制及地表沉降变形影响预计提供了科学依据,同时此研究方法对类似的水溶开采溶腔稳定和覆岩移动变形影响问题的研究具有一定的参考价值。