我国存在着数量众多、面积巨大的采空区。受长期高强度的开采活动影响,采空区自下而上发生结构变化,逐渐形成“三带”。其中垮落带内破碎岩体压实过程中发生再次破碎以及空隙压缩是造成采空区垮落带内多孔结构变化的重要原因。多孔结构变化进而影响着采空区瓦斯、水资源富集、运移规律。因此,研究在破垮落带上方载荷作用下,垮落带内部破碎煤岩体承压再破碎机理及多孔结构演化规律,有助于为深入研究采空区水、瓦斯等资源的渗流运移规律提供理论依据。本文通过实验室压实-声发射试验、颗粒流数值模拟试验以及理论分析相结合的实验手段,围绕“承压破碎煤矸石非均匀变形及再次破碎特征研究”这一科学问题展开了系统研究。通过在课题组第一代压实-声发射试验装置的基础上融入可视化窗口等措施,改进了破碎煤岩体压实-声发射实验装置及方法,研究了声发射参数在不同压缩阶段的演化特征并量化分析声发射定位点在不同层位的时空演化规律。建立了PFC2D破碎煤矸石颗粒流数值模型,实现了从细观角度对轴向压缩过程中破碎煤矸石内部非均为变形及多孔结构演化规律的研究。取得如下研究成果:（1）应用改进后的垮落带破碎煤岩体压实-声发射-可视化实验装置及方法,研究了不同粒径的破碎煤矸石压实过程中内部非均匀变形特性。破碎煤矸石压实终态各粒径试样不同层位破碎率为:上层＞中层＞下层。同一层位的煤矸石破碎率随着粒径的增大而增大。试样抵抗变形的能力随着粒径的增大而减弱。在压实终态,颗粒粒径越大,处于相同层位试样的空隙率越大;而对于某一粒径内部而言,不同层位的空隙率表现为上分层＜中分层＜下分层。（2）揭示了煤矸石声发射参数与其变形阶段之间的对应关系。破碎煤矸石在初始压密阶段,声发射累积计数、能量均较小;在线性压实阶段,前期声发射累积计数、能量-时间曲线呈“下凸”增长趋势,后期曲线表现为线性增长。在塑性压固阶段,声发射累积计数、累计能量随粒径的增大呈现不同的增长趋势:2.5-5mm粒径的试样再破碎程度减弱,声发射累积能量曲线上升速率减慢,而5-10mm、10-15mm、15-20mm粒径的试样在初步破碎后的颗粒仍在发生进一步的破碎,因此较高能量的破碎型声发射信号仍然较为活跃,声发射累计能量上升速率仍在增大。声发射定位点分布与压缩的阶段有关,且具有明显的分层特征:在轴向压缩的前期定位点首先出现在试样的中部及上部层位;随着轴向加载的持续进行,试样的上中下三个层位均有声发射定位点出现,且更集中于中部层位;在轴向加载的中后期,声发射定位点的数量成明显的上升趋势,且更加集中于中上部层位。（3）采用PFC2D构建了破碎煤矸石颗粒流侧限压缩试验数值模型,并基于实验室试验结果标定了数值模型的细观参数。破碎煤矸石侧限压缩数值模拟试验的结果表明:颗粒流数值模拟试验的应力应变曲线也可根据曲线斜率的变化量分为三个阶段;应力沿着力链网络从上往下传递,力链不断的发生“失稳-重构”并逐渐形成较为稳定的骨架力链;承压颗粒呈现非均匀变形破坏的特征,颗粒间空隙越大的试样,颗粒相对位移差异性越大,而小粒径颗粒更多的是随着轴向加载较为均匀地向下移动。同时颗粒内部破裂点的时空分布具有自上而下的演化特征;试样在整个压缩过程中,各分层空隙率关系表现为:上分层＜中分层＜下分层,且各层位空隙率的差距随应变增加呈先增大后减小的趋势。而在相同应变下,颗粒粒径越大的试样空隙率越大。