矿产资源的勘探、开采和使用是国民经济重要的基础产业之一。统计数据显示，我国中厚倾斜矿体的开采数量约占金属矿床地下开采案例总数的23%左右。而随着地下开采深度的增加，倾斜中厚矿体的开采比例还将会继续增长。倾斜中厚矿体是被国内外采矿界所公认的几种主要的地下难采矿体类型之一，潍坊万宝矿业有限公司毛家寨铁矿采选I矿体就属于这一类型。万宝矿业初步设计采用阶段矿房二步回采嗣后充填法，但在开采过程中出现大面积上盘围岩垮落，阻断出矿通道。为了控制地压，保证生产安全，后改为上向分层水平充填采矿方法。但是现用上向水平分层充填采矿方法中有诸多不足之处，比如说分层的高度小、充填准备的工作量大，而且回采循环的次数多、周期长，井下同时作业工作面多、生产安全管理情况复杂，以及矿山生产成本高，效率低，工人劳动强度大，矿石贫化率高，资源浪费现象严重等。基于上述背景，为降低采矿充填成本，提高生产效率，本文针对潍坊万宝矿业有限公司毛家寨铁矿采选I矿体的中深孔阶段嗣后充填采矿法改上向水平分层充填采矿方法中出现的技术难题，综合运用了理论分析，基于FLAC快速拉格朗日分析方法的数值模拟，对矿体分层开挖进行了研究，得到了采区围岩与矿体最大主应力、最小主应力以及塑性区的分布规律。在此基础上，对万宝铁矿I矿体上向水平分层充填采矿法的开采充填的分层高度进行了优化设计，确定了合理段高。同时，对充填料浆的材料配比，物理力学性能等做了深入研究。通过实验室室内充填材料的配比及强度试验，对万宝矿业立式砂仓底流分级尾砂的相关物理性质进行检测，得到了分级尾砂的表观密度、堆积密度、孔隙率的测定值以及颗粒粒度的分布规律。研究了扩散度相同的情况下，灰料比为1:6,1:9和1:12三种条件下，不同浓度充填材料的抗压强度值，并分别对比分析了不同浓度，不同灰料比下强度的变化规律。此外，还通过单位立方料浆用料试验，得到了不同灰料比下，胶固料用量随浓度的变化关系以及分级尾砂料浆容重随浓度的变化规律。依据上述试验结果，制成可供充填作业现场使用的配料表。本文的研究成果不仅能为万宝矿业毛家寨铁矿解决复杂条件下安全开采的技术难题提供重要的参考依据，而且可以丰富复杂难采矿体开采技术及充填工艺的理论与应用，对促进采矿工业与环境、资源以及经济等方面的协调发展也具有重要的现实意义。