煤矿开采过程中,采空区垮落带存在着大量的破碎煤岩,由于此类煤体与原岩体相比孔隙度高,渗透性强,承载力差,地质环境相对复杂,是影响采空区安全治理的重要因素。此外,针对采空区处理方法垮落法造成的地表沉陷与资源浪费等问题提出了充填开采绿色开采技术,而且在充填开采中,上覆岩层移动与地表沉降的控制效果取决于充填材料的压实特性。因此,通过科学的手段研究破碎煤岩的基本力学特征与压实特性,从而分析其再破碎特征与承压稳定性对上覆岩层移动的影响,从而为地表沉降提供有力的理论依据。为研究破碎煤岩体的压实特性,通过子主设计的破碎煤岩压缩试验系统以分级加载的方式,对破碎煤岩体开展不同应力条件下破碎煤岩体的压实试验,通过分析不同轴向应力对破碎煤样压缩模量的影响,得到一定应力条件下破碎煤岩体的压实规律,从而获得破碎煤岩体的压实特性。并通过对应力σl作用下破碎样的割线模量与温度的关系进行拟合,得到了压实破碎煤体的本构关系。并将试验数据代入本构关系式中,验证了其准确性与合理性。根据破碎煤岩体压实试验研究结果,对破碎煤岩体的压实过程进行划分,并研究了不同Talbol幂指数n承压破碎煤岩体的压缩模量的变化规律,结合粒度分形理论与散体力学进行级配煤岩体分形特征与稳定性分析。根据破碎煤岩体承压过程中的受力特征将其压实过程分为塑性失稳阶段、应力恢复阶段与类原岩应力阶段三个阶段。应力恢复阶段破碎煤岩体的变形有位移重组与破碎重组两种方式,加载前期变形以位移重组为主,当密实度达到一定程度,破碎煤体应变为时,变形主要以破碎重组为主,整个压实变形的过程中颗粒位移重引起的变形大于颗粒破碎填充引起的变形。为研究破碎煤岩体载破碎特征,以连续级配破碎煤岩体为试验对象,用自上设计的破碎煤岩体分形试验系统,设计并展开连续级配破碎煤岩体的分形试验,通过分析不同级配结构和不同应力对粒度分形维数的影响,得到级配结构对破碎煤岩体再破碎规律的影响,最终得到以下结论:随着应力的增加,不同级配的混合破碎煤岩体在同一粒径区间内颗粒质量差距逐渐减小,16MPa的轴向应力作用后,不同级配的煤样的粒度分布更为相近;任意级配结构的承压混合破碎煤岩体在一定的轴向应力作用后,其粒度分布将趋于相近,即其级配结构将趋于同一种稳定的结构,这种结构孔隙度更小,承载能力更强,密实度更高,更不容易发生压缩变形与再破碎,该发现可以为预防地表沉降提供重要理论依据。结合粒度分形理论展开对承压破碎煤岩体压实再破碎机制的研究,分析煤岩颗粒再破碎的特点,并得到破碎煤岩颗粒细观破碎与宏观压实变形的关系,然后通过对煤岩颗粒承压后的分布系数和颗粒破碎差值与颗粒破碎权值一步分析得到承压煤岩体在破碎后的颗粒分布机制,最后推导出承压破碎煤岩体颗粒再破碎状态演化规律:可将级配破碎煤岩颗粒视为相互独立的若干单一粒径区间的组合,其破碎状态下的颗粒级配可通过本文提出的装配矩阵利用单一粒径区间在破碎状态下的颗粒级配演化函数得到。