根据条采留设煤柱状况,在留设的保护煤柱中布置巷道,利用掘进的方法采出煤炭后用矸石进行回填,是目前国内在条带煤柱回收方面采用的一种新技术,其中窄煤柱与充填体二元结构的形成与承载机理是重点和难点,也是这一技术的关键问题。本文在分析前人研究成果的基础上,以某煤矿南翼采区条带保护煤柱回收工程为例,提出了条带煤柱掘巷充填的基本原理。综合运用理论分析、数值模拟和相似材料模拟方法,对条带煤柱回收中的二元承载结构进行了研究,分析了二元承载结构的稳定原理,并对矸石充填体特性进行了测试。从中间煤柱宽度、充填巷数量与尺寸及充填度等不同角度探讨了影响二元承载结构稳定的因素,二元承载结构与地表沉陷的关系,顶板岩层移动的规律。提出的二元承载结构稳定原理在于:合理地在条带煤柱内布置巷道使开采过程不破坏上覆岩层的稳定结构,并保证剩余窄煤柱在出现塑性区扩展的情况下仍有一定核区存在,掘进采出煤炭后将矸石回填,并辅之以一定的密实手段,矸石充填体在巷道产生一定变形后,实现窄煤柱与充填体共同承担覆岩载荷。进一步提出了现场试验方案,并在现场进行了工业性试验。工程应用结果表明:提出的二元承载结构稳定原理与技术可使现场掘巷充填回收条带煤柱后地表变形在国家允许的范围内,提高了煤炭资源的回收率,同时为井下矸石处理、类似条件下煤柱回收提供了新途径,应用结果也证明了论文的研究成果是正确、合理的。本论文有图65幅,表15个,参考文献97篇。