随着我国能源结构升级及矿山智能化无人化的不断推广,新的工艺与技术的发展既带来了巨大的经济效益,也给矿井安全高效开采增加了新的挑战。现有矿井密闭受压损坏严重,漏风导致煤自燃的风险增大,给矿井安全开采带来了较大的影响。为解决传统密闭固料用量大、施工效率低、接顶效果差、抗动压性能差等问题,以南屯煤矿三采东区33上06工作面密闭为研究对象,采用实验分析、数值模拟及理论推导相结合的方式,对密闭充填材料、密闭合理厚度和施工工艺进行了系统研究。主要内容如下:（1）研发了一种柔性密闭充填材料（FFM-SW）。以凝结时间、流动度、抗压强度为参考指标,分析了水灰比、石膏石灰配比（G/L）、粉煤灰掺量、纤维对FFM-SW性能的影响。结果表明:随着水灰比的增加,FFM-SW的凝结时间和流动度逐渐增大,抗压强度逐渐降低。随着G/L的增加,FFM-SW的凝结时间先减小后增大,抗压强度先增加后降低。随着粉煤灰掺量的增加,FFM-SW的抗压强度逐渐减小。随着纤维掺量的增加,3d、7d、28d的抗压强度均呈现先增大后减小的趋势。水灰比为1.0,G/L为80/20,粉煤灰掺量为10%,纤维掺量取0.75%时,FFM-SW的凝结时间和流动度适中,抗压强度较高,可满足现场实际需要。（2）研发了一种自膨胀附壁吸能接顶材料（SEAE-TM）,并从材料组成和结构两方面对其进行研究。首先系统研究了材料组成对各性能的影响规律,其次采用公式计算法、体视学图像分析法、概率密度函数、正态分布等方法对孔隙特征进行研究。结果表明:水灰比0.45～0.5,膨胀剂掺量0.4%～1.0%,复合外加剂C掺量1.0～1.5%,是SEAE-TM具有适宜的流动性和凝结时间,较低的密度、良好的膨胀倍数和抗压强度等综合性能的最优配比范围。孔隙特征分析结果表明:SEAE-TM的抗压强度和孔隙率的关系可以用指数函数和幂函数来表示,拟合结果与Ryshkewitch模型和Balshin模型保持一致。孔隙率越高,密度越小,抗压强度也越低。概率密度函数和正态分布可以更好的分析SEAE-TM的平均孔径和孔径分布情况,密度越小,平均孔径越大,孔径分布范围越宽,孔壁越薄,抗压强度就越低。孔隙特征分析结果很好的解释了SEAE-TM的宏观性能。（3）结合力学相关知识建立模型,对密闭理论厚度进行分析,从抗压强度、抗剪强度与厚度的关系入手,结合井下的实际情况,计算得出南屯煤矿33上06工作面密闭的理论厚度约为2m。利用FLAC3D软件对密闭厚度进行数值模拟分析,通过对应力场、位移场和塑性场的规律进行分析,得出密闭墙的合理厚度为2m。理论分析结果和数值模拟分析结果近似一致。（4）提出利用改性EPS模块搭建模板和使用柔性模袋搭建模板两种支模方法,通过对比两者的优缺点,结合南屯煤矿33上06工作面的实际情况,最终选用柔性模袋搭建模板,通过模袋的吊挂并配置对拉锚杆,形成密闭充填材料的充填承载空间,完成密闭充填施工前的浇筑空间快速支模。最后对南屯煤矿三采东区33上06工作面密闭进行了现场施工工艺设计。该论文有图61幅,表10个,参考文献80篇。