本文从实验室试验研究、力学模型分析、数值模拟研究三者相结合,比较全面、深入的研究分析采空区矸石的压实特性,揭示了采空区矸石压实效应及其影响煤柱压力分布的规律,主要成果如下:通过破碎矸石压实特性试验,研究不同粒径级配矸石的筒内压实特性,运用Matlab拟合得出了单一粒径级配以及混合粒径级配破碎矸石的压实过程中压缩模量与压实率之间的指数函数关系式;通过PFC3D软件反演了实验室压缩试验中粒径级配为10-20mm矸石的压实过程,采用试错法得到了反演模拟的控制参数,在此基础上研究了压缩筒尺寸效应,当压缩筒直径扩大至600mm,压缩筒直径增大对矸石压实特性影响可以忽略。建立采空区侧向顶板结构受力模型,给出了采空区矸石的压实变化特征及采空区矸石支撑反力公式与支撑反力分布曲线;根据弹性地基梁理论及极限平衡理论,研究了采空区压实效应对煤柱应力分布规律的影响,得出了采空区矸石不同最大压实率下煤柱应力表达式。煤柱应力峰值随采空区最大压实率增大而减小;采用FLAC3D数值模拟方法,对比研究了采空区不同最大压实率、不同应力监测线位置下,采空区矸石、煤柱及基本顶的垂直应力变化规律。采空区矸石应力呈指数回升至原岩应力值,煤柱支承压力在煤壁前方4-5m出现高峰。采空区矸石最大压实率越大,采空区内矸石的垂直应力回升速度越快,煤柱上支承压力峰值反而越小。数值模拟结果与理论分析基本一致。