采空区充填体对提高采场地表稳定性、减少采矿损失率等方面起着重要作用,使得采场充填在矿业工程中的应用越来越广泛。采场充填计算主要集中在控制采场充填成本及充填体稳定性两个方面,对采场充填料所需粘聚力及充填体安全系数的研究多依据Mohr-Coulomb强度准则,未考虑中间主应力材料强度提高的积极影响。本文基于考虑中间主应力的统一强度理论,综合考虑充填顺序、采场侧壁摩擦效应等因素影响,建立了大、小高宽比两种失稳模型下采场充填体安全系数及充填料所需粘聚力的多种理论解答,并进行了相关验证和参数影响特性分析。本文的主要研究内容及结论,如下:(1)对采场充填体应力状态进行分析,提出了充填体的水平应力表达式,并依据统一强度理论的抗剪强度公式及充填体两种失稳模型,推导了采场充填料所需粘聚力和充填体安全系数的解析解,通过与模型试验对比、特例退化,验证了所得解析解的正确性,并探讨了各因素对充填料所需粘聚力和充填体安全系数的影响。(2)综合考虑中间主应力、采场充填顺序及后壁粘结力等因素,建立了两种失稳模型下采场充填料所需粘聚力和充填体安全系数的解析解,并对所得解析解进行工程易用性简化,通过与以往文献结果的对比,验证了本文解析解的正确性;随后又考虑采场侧壁与充填体接触面上的滑动摩擦效应,推导了考虑侧壁摩擦效应的采场顺序充填统一解。(3)中间主应力效应能较好地发挥充填材料的强度潜能,在降低采场充填料所需粘聚力及提高采场充填体安全系数方面能起到积极作用,中间主应力效应越明显,采场充填料所需粘聚力越小、充填体安全系数越大,采场充填料中胶结材料的用量越少、充填成本越低。(4)顺序充填中下部强度较高的充填体亦可在降低采场充填料所需粘聚力及提高采场充填体安全系数方面发挥显著作用;采场侧壁摩擦效应及采场后壁粘结力均能起到抵抗充填体滑动破坏的作用,考虑此两种因素的影响可进一步降低采场充填成本;顶部超载对采场充填设计及充填体安全评价也有较明显的影响,实际工程中不应忽略此因素。