随着经济的发展,世界各国对天然气的需求与日俱增。而我国目前的储气能力十分有限,与世界平均水平尚有一定的差距,因此,建立大型的地下天然气储气库群是我国发展的重要政策。地下储气库具有储气量大、节约地面资源、安全可靠、对环境污染小且不受天气影响等优点。目前世界范围内的地下储气库大多采用枯竭型油气藏储气库,利用废弃矿井作为地下储气库的案例尚属少数。我国有分布广泛的石膏矿资源,众多的石膏矿采空区是建库的良好选择,若能直接利用石膏矿采空区作为天然气储库,将大程度节约建库成本。因此,对矿区的洞室围岩稳定性进行研究是储气洞室能否正常运营的关键。在国家自然科学基金面上项目(项目编号:41572301)资助下,本文依托我国安徽省恒泰硬石膏矿,结合矿区工程地质条件,通过室内试验和数值模拟结合的方式对采空区洞室在开挖后和运营期间的围岩稳定性进行研究,主要研究内容如下:(1)对矿区工程地质条件进行研究发现,矿区地层在较长时间内不会发生大的构造活动;矿区矿体厚度大,顶板和底板岩层较为稳定,矿体可认为是隔水层,开采后的矿体稳定。因此依托工程具有建造大型天然气储库群的良好条件。(2)通过颗粒流程序对岩石单轴压缩试验进行模拟,基于控制变量法建立起细观参数与宏观参数之间的联系,减少了参数标定过程中的试验次数,并结合室内岩石力学试验结果对细观参数进行了标定。之后基于广义Hoek-Brown强度准则对硬石膏岩体强度参数进行了研究,为储气洞室围岩稳定性数值模拟提供了参数依据。(3)基于连续-非连续耦合模拟思想建立了FLAC/PFC耦合模型,对不同初始应力条件下的洞室开挖后围岩稳定性进行研究;基于PFC程序中的流固耦合理论对储气库在高内压环境下的洞室围岩稳定性问题进行了研究,并从位移、应力和接触力链等角度对模拟结果进行了分析研究。