由于石膏矿山软弱岩石的膨胀、低强度、流变等特性，当采用房柱法回采矿体时，为加强和保证采场的稳定性，往往需留设不同形式的矿柱，而矿柱留设的大小对矿山的安全生产具有明显的影响，矿柱留设过大，矿石回收率降低;矿柱留设过小，将使矿柱强度变小，若其支撑强度小于上部覆岩压力时，将可能导致采场的失稳坍塌，进而引起一系列地表环境岩土工程问题，如地面塌陷、道路积水、房屋倒塌等。某石膏矿自2013年以来，附近多个矿区发生采空区失稳、地面塌陷事故，引起安全等相关部门的高度重视，为避免同类问题在该矿山发生，有必要对在不同矿柱宽高比条件下的采空区稳定性进行分析。
该石膏矿矿体为隐伏矿体，矿层近地表处被第四系所覆盖，产于上白垩统赣州组第三岩性段的灰色含膏泥岩。其顶、底板围岩为该段的灰色含膏泥岩或厚层状紫红色粉砂质泥岩。其中11#矿层赋存标高+20～－70m，NE走向，倾角12°。在矿段内矿层走向长1200m，倾向延伸220m，平均厚度2．52m。矿柱是含石膏层的灰色泥岩，石膏与泥岩呈薄层交替出现，岩石层理发育，遇水后容易膨胀，脱水后容易沿着岩层面裂开。本文以该石膏矿11#矿体所布设的矿房参数为研究背景，对其不同矿柱宽高条件下采空区稳定性分析，确定合理的安全矿柱尺寸。
矿柱安全系数是随着矿柱宽高比增大而增大的，根据Bieniawski(1992年)建议的矿柱安全系数取值，并考虑矿柱长期负载而失稳可能对地表机动车房等非重要建筑物造成损害，矿柱的安全系数取值为1．5，因此，根据拟合公式:y=0．259x2+0．407x+0．813，拟合相关系数为0．999，求得在矿柱宽高比为1．02时，矿柱的安全系数取得临界值，即预留矿柱宽度在2．55m以上，才能保证该矿采空区的稳定，满足地表非重要建筑物的安全要求。
根据石膏矿地质资料，构建200m×120m×120m(X×Y×Z)计算模型，X方向由－100m到100m共200m，Y方向由0m到120m共120m，Z方向由0m到120m共120m高，其中Y轴为沿矿体走向方向。建立的计算模型划分的正六面体单元共有384000个，初始节点有440271个。矿体单元体尺寸:1m×0．5m×0．5m(X×Y×Z)。计算模型图如图3所示。在模拟过程中，模型的左右边界、前后边界及底边界采用零位移边界条件。
顶板沉降量随矿柱宽高比的增加而减少。当矿柱宽高比为0．4时，位移为－24．91mm;当矿柱宽高比小于1．2时，随着宽高比的增加，顶板沉降每次增加量约为1．0mm，但当矿柱宽高比为1．2时，增加量仅为0．4mm。与此同时，底板鼓起量在宽高比为0．4时，底鼓量为20．08mm，其后当矿柱宽高比小于1．2时，随着宽高比的增加，每次增加约为3．0mm，而当矿柱宽高比为1．2时，增加量为0．15mm，这说明顶板及底板在矿柱宽高比在0．8时，沉降量发生突变，宽高比为0．8时的矿柱不足以承受采场上部的压力发生了塑性屈服，导致了矿柱两旁的采场由先前的简支梁受力状态变化为悬臂梁受力状态，采空区极易发生大规模的失稳。
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