近年来,水溶开采方法已广泛应用于盐类矿床开采,与常规的开采方法相比,水溶开采有增大开采深度、扩大可采储量;改善劳动条件、提高劳动生产率;减轻环境污染等许多优点。全球能源危机日益严重,水溶开采后的溶腔还越来越多的用于国家战略能源的地下储存。本文以江苏洪泽赵集芒硝矿项目为依托,分别通过物理力学性质试验、数值模拟等方法研究芒硝水溶开采溶腔的稳定性,具体研究工作如下:①综合国内外研究成果,对水溶采矿的基本原理进行分析。总结影响盐类水溶开采溶腔稳定性的原因,选取溶腔几何尺寸、内水压、地应力和溶腔间距等几个影响稳定性的因素进行数值模拟研究。②从江苏洪泽赵集芒硝矿区取得矿层及其顶底板的原状岩样,进行抗拉、单轴压缩和三轴压缩试验,获得芒硝矿及其顶底板岩石的物理力学性质参数。为后文数值模拟分析中岩体本构模型及其计算参数的选取提供依据。③根据矿区实际地质条件,结合试验所得物理力学参数,采用ANSYS程序建立芒硝单溶腔数值计算模型,对芒硝水溶开采过程中溶腔的稳定性进行三维数值模拟研究。分别对不同跨高比、不同内水压、不同侧压系数下芒硝水溶开采溶腔稳定性进行模拟,通过对比分析各种不同条件下溶腔周边围岩的位移、应力和塑性区的变化情况,总结各种影响因素对芒硝溶腔整体稳定性的影响规律。④在单溶腔研究的基础上,建立双溶腔模型,进行芒硝水溶开采双溶腔合理间距的研究。对不同间距下芒硝溶腔开采后影响围岩及矿柱稳定的各个因素性进行对比分析,得出依托工程比较合理的溶腔间距。同时结合内水压的变化,得出内水压的增大有利于芒硝双溶腔的整体稳定。这为实际工程中减小溶腔间距、提高芒硝矿采收率,同时确保溶腔的安全,提供了参考。