近年来,国家在能源需求方面愈发增加,因此对煤炭资源进行了大肆开采,尤其是“三下”开采,现象更为严重。矸石充填开采方法做为全新的开采技术,既能减少环境污染,又能提高经济效益。本文以铁煤集团的晓南矿为工程实例,通过理论研究、公式推导、室内试验,并加以数值模拟的方法对碎矸体充填条件下煤柱的变形研究进行了详细分析。基于矸石充填开采原理,建立了煤柱与矸石组合承载结构公式,煤柱在碎矸体约束下的强度和峰值应力公式,推导了煤柱在渐变侧向压力作用下的极限平衡应力和屈服区宽度公式。对碎矸体设计了级配方案,进行了压缩试验,得到了轴压与压缩率、侧压的关系曲线、压缩率与应力差的关系曲线,并对曲线进行了相关性分析;推导了碎矸体的压缩变形参数求解公式,然后通过岩石力学实验对7-2^#煤的顶底板岩石进行了物理力学参数的解算。针对工程实例,设计了五种开采方案,并进行了稳定性评价。利用FLAC^3D软件对五种方案进行了数值模拟,得到了未充填前的巷道围岩-煤柱应力及变形的数值模拟云图和曲线,并对在未受压和受压两种状态下的碎矸体对煤柱的变形影响进行了数值模拟分析。通过对煤柱在碎矸体约束下的研究,验证了煤柱在渐变侧向压力的变形机理,为“三下”采煤在理论和技术上提供了参考依据,并为碎矸体充填开采方法的进一步研究提供理论基础。