矸石胶结条带充填开采方法是矿区绿色开采技术中的重要组成部分,是一种比较新颖的开采方法。对于消除地面矸石山、提高煤炭资源回收率、实现矿区资源与环境协调发展具有重要的意义。矸石胶结条带充填开采设计中,充填体的变形破坏机理、充填参数的优化以及条带充填体与上覆岩层的稳定性分析是其中的关键技术。本文在总结分析前人研究成果的基础上,运用岩层控制的经典矿压理论、岩层稳定性分析中的板壳理论,以及FLAC3D数值模拟方法,结合华恒矿业有限公司汶南煤矿的煤层地质条件,对上述问题进行了系统的研究。提出了“充填体、直接顶集合体—老顶岩梁—上覆岩层”的力学研究模型,研究了条带充填体和顶板岩层的作用机理。利用FLAC3D数值模拟方法,结合汶南煤矿具体条件分析了充填体中内摩擦角和充填率对塑性区宽度的影响。研究表明充填率为66.7%、内摩擦角26～28°时,可以控制塑性区宽度占充填体宽度的比例在270%～30%之间。根据A.H.Wilson的两区约束理论及King的有效区域理论,分析计算了条带充填体所承受的实际载荷及自身所能承受的极限载荷,确定了强度安全系数为1.3。根据板壳理论分析了上覆岩层的运动及稳定性,并计算得出工作面推进300m、充填4个条带后,老顶岩板的最大下沉位移仅为8.1cm。说明充填体能够很好地控制顶板的下沉,保持了顶板岩层的稳定性。在现场实际应用中,对充填工作面的巷道布置、设备参数及工艺流程、充填工序进行了优化设计,确定采用“见七充四”的泵送矸石充填方式,能够达到较好的充填效果。本文的研究成果已在汶南煤矿61303工作面充填开采中得到了验证,现场应用取得了良好的经济和社会效益。