煤炭资源开采引起的环境问题愈加突出,国家与地方政府高度重视采矿与环保协同发展,矿区固废井下大宗充填处理势在必行。本文以中天合创葫芦素矿充填留巷采煤工作面为工程背景,综合运用现场调研、理论分析、实验室试验、数值模拟等研究方法,基于国内外学者对充填采煤围岩移动规律的研究成果,对固体充填材料物理力学性质及不同充实率条件下采场和留巷区域围岩移动与矿压显现规律展开了研究。论文主要研究成果如下:(1)结合采场覆岩与留巷区域围岩移动规律,阐述了留巷变形特征,分析了引起留巷变形的因素。认为在相同的支护条件下,充实率与固体充填材料物理力学性质是影响留巷变形的主要因素。研究合理的充实率对控制采场覆岩与留巷区域围岩变形具有重要意义。(2)对洗选矸石、盾构机掘进矸石和粉煤灰物理力学性质开展了研究,发现盾构机掘进矸石与粉煤灰强度低,不能直接用于充填开采。通过测试洗选矸石的孔隙率与孔径分布特征发现破碎后的矸石具有良好的致密性,强度高,可作为固体充填体的骨料。以洗选矸石为骨料、盾构机掘进矸石为次骨料、粉煤灰为辅料,对由三种充填材料按不同配比混合的固体充填体展开了侧限压缩试验,揭示了固体充填体变形模量与应力之间的关系,并确定了最合理的固体充填材料配比。(3)运用FLAC3D数值模拟软件,对充实为50%、60%、70%、80%、90%条件下的采场覆岩移动规律与矿压显现规律开展了模拟研究。得出在充实率为70%和80%的条件下,在形成低位岩层破断卸压的基础上能够有效控制关键层变形,为留巷安全防护提供良好的围岩应力环境。(4)运用FLAC3D数值模拟软件重建更精细化的数值模型,对充实率为70%和80%条件下留巷区域围岩变形特征与矿压显现规律开展了模拟研究。得出80%充实率时留巷区域围岩塑性区发育范围、应力峰值及留巷表面变形量均小于70%充实率。最终确定固体充填留巷采煤最合理充实率为80%。该论文有图60幅,表6个,参考文献86篇。