目前我国多采用房柱式开采方法对石膏进行采掘,导致了大量采空区的存在。采空区的大面积存在已经严重威胁到我国石膏矿安全绿色开采。本文对纤维增强聚合材料(FRP)加固石膏试件进行了单轴加载实验,并采用东华DH5944动态应变仪及PAC物理声发射设备对其应变及声发射特征进行了监测。对高径比及FRP包裹厚度对FRP加固石膏试件效果进行了实验研究,从理论、实验和数值模拟的角度分析了 FRP加固石膏试件约束力沿高度方向不均布的特征,提出优化包裹方式,构建了优化包裹方式下本构模型。基于岩石应变能密度理论和岩石弹性模量分布服从Weibull分布的假设,从损伤力学理论出发,建立了能够充分反映应力应变及声发射关系的岩石损伤统计本构模型。并利用该模型对不同高径比FRP加固石膏实验、不同厚度FRP加固石膏实验和FRP优化包裹方式加固石膏试件进行了模拟研究,在此模型的基础上,以大汉石膏矿8号井岩层特征及开采情况为研究背景对比分析了未包裹及优化包裹情况下采场的应力、变形以及稳定性情况。研究结果表明:(1)FRP加固可以使石膏试件单轴抗压强度与相应应变值显著提高,高径比越小FRP对石膏试件的加固效果越明显;不同包裹厚度对FRP加固石膏试件应力应变曲线第一阶段影响不大,对第二阶段有明显提升;且考虑FRP加固石膏试件约束力沿高度方向不均布的特征提出优化包裹方式对石膏试件的加固效果更好。(2)FRP材料加固后声发射能量首次峰值出现在应力应变曲线第一阶段及第二阶段交界处,随后声发射能量曲线较为平缓,在破损前声发射峰值能量增高。FRP加固石膏试件的声发射信号可以反映能量的积聚及耗散情况,对试件的破坏进行预估。(3)基于FRP加固石膏试件其约束力沿高度方向不均布的特征,提出了两端加强约束的优化包裹方式。根据实验结果在考虑不同高径比对FRP加固石膏试件力学特征的影响下,构建优化包裹模式FRP加固石膏试件的双折线曲线本构模型。(4)基于岩石应变能密度理论和岩石弹性模量分布服从Weibull分布的假设,从损伤力学理论出发,利用声发射事件能量值和岩石纵波波速对模型参数进行确定,建立了能够充分反应力应变以及声发射关系的岩石损伤统计本构模型。(5)借助FLAC3D中的FISH语言构建的基于弹性应变能的岩石损伤统计本构模型,对FRP加固不同高径比、不同厚度、以及优化包裹的石膏试件进行了模拟研究,通过实验和模拟结果的对比,确定了本构模型的准确性与可靠性。(6)以大汉石膏矿8号井岩层特征及开采情况作为研究背景,基于岩石损伤统计本构模型,构建数值模拟模型。对房柱式开采条件下的采场及石膏矿柱的应力、变形和塑性区范围进行了分析,并同优化包裹方式加固条件进行了对比。在优化包裹加固下矿柱承载力有显著增强;矿柱最大位移量减少33%,矿柱最大垂向应力减少3.2%,采场塑性区体积减少39.87%。