随着我国城市建设和经济的快速发展,城市建设快速向周边地区扩张,在一些矿区城市的建设过程中,许多建设工程不可避免地会遇到煤矿老采空区的不良地质情况,如不对其进行治理,这些土地资源便被搁置浪费,阻碍城市发展。煤矿老采空区的稳定性评价是在采空区场地开展建设工程前的一项重要工作。本文依托新疆乌市104团煤矿采空区的勘查治理工程,在对矿区详细调查的基础上,采用理论结合数值模拟的方法,对采空区的稳定性及失稳过程进行了深入分析,并取得以下成果:(1)结合现场调查、物探、钻探及理论计算的方法,对研究区内采空区赋存特征及地表塌陷时空分布特征进行了描述;对研究区内急倾斜煤层采空区的稳定性进行了相关计算与稳定性评价,评价结果为研究区内各煤层采空区均处于不稳定状态。(2)采用PFC2D离散元颗粒流程序分析法,对研究内急倾斜煤层开采过程中采空区煤柱受力变化过程、顶板变形过程以及地表变形过程进行了模拟分析,并得出研究区内急倾斜煤层开采采空区失稳是B7煤层采空区顶板发生破坏断裂所引发的采空区群失稳的连锁反应。(3)近距离急倾斜煤层群地下开采,地表沉降变形表现为不对称的突变性较为明显的沉降盆地,剖面呈现为不对称的“W”型分布,走向上呈条带状的特征。研究区内B7煤层开采结束后,采空区地表沉降盆地最大沉降值的突变性尤为明显,监测点处地表最大沉降值达到了-6.995m,地表出现塌陷坑。B6煤层采出后,B7、B6煤层采空区地表最大下沉值分布达到了-25.346m、-24.934m。(4)针对不同影响因素作用下的采空区失稳过程分析主要得出以下三点结论:①针对不同开采方式影响作用下的急倾斜煤层采空区失稳过程,建立了 5种不同几何影响因素下的不同开采方式数值计算模型,得出相同采高不同煤柱宽度条件下,急倾斜煤层采空区稳定性与煤柱宽度成正比;相同煤柱宽度不同采高条件下,急倾斜煤层采空区稳定性与开采高度成反比的关系。②对于时间影响因素下的采空区失稳过程分析结果表明采矿活动结束后,随着时间的推移,采空区内部由动态变形、位移到最终稳定变形、移动的全过程。动态变形、移动过程主要为岩柱的弯曲变形以及地表松散层向采空区内部塌陷两个过程。最终稳定状态的静态变形、移动主要为采空区内的残余空隙在外界因素下的变形、移动过程。③针对地震作用影响下的采空区失稳过程分析,采用四川地震监测到的“卧龙”波的EW、UD向,并调整其动峰值加速度为0.2g进行研究。结果表明:地震作用结束后,各采空区内部及地表出露的B11-12煤层采空区顶板岩柱顶部出现两处较大的裂隙,且变形下沉值达到了-5.331m。随着时间的推移,顶板岩柱有可能发生倒塌,引发次生灾害。