矸石充填采煤技术在覆岩矿压控制、矸石固废处置等方面具有显著的技术优势,随着煤炭开采深度的逐年增加,矸石充填体的三向变形特性及其对覆岩的承载作用效果对于当前深部充填开采技术的研究具有重要意义。为此,本文采用室内试验、理论分析、数值模拟、相似模拟相结合的手段,通过研究矸石充填材料的三向承载压缩宏细观力学行为和时滞破碎特征,明确矸石充填体与深部围岩的相互作用关系,探讨了深部矸石充填采场覆岩的稳定性,取得了以下研究成果:（1）自研适用于矸石充填材料变形分析的大尺度矸石三向压实试验系统,通过试验分析了各级配矸石充填材料在不同围压和加载速率条件下的轴向应变、体积应变等宏观力学参数变化规律,建立了矸石充填材料三向承载压缩过程中应变与粒径级配参量、围压、加载速率的拟合关系方程,为深部现场矸石充填材料级配的合理选择提供依据。（2）通过矸石充填材料三向压实蠕变试验得到了不同应力水平、围压、级配对矸石充填材料压实蠕变特性的长时影响规律,基于矸石充填材料的级配演化特征统计分析了矸石颗粒破碎率变化过程,建立了双对数坐标下的矸石充填材料蠕变幂律本构模型,揭示了深部矿井矸石充填材料的破碎蠕变机理。（3）通过建立Clump刚性团和Cluster柔性簇形式的矸石块体真实形状数值模型,探究了矸石充填材料三向承载变形过程中的颗粒运动、骨架力链、颗粒破碎等细观变形规律,揭示了矸石充填材料宏观承载变形与细观颗粒运动破碎的内在关系,完善了矸石充填材料的三向承载变形细观层次研究。（4）基于矸石充填体与深部采场围岩之间的力学接触关系,探讨了矸石充填体对围岩的垂直承载作用和侧向支护作用,建立了不同接触状态下矸石充填体与围岩三维力学模型,结合深部矸石充填开采耦合数值模拟结果,探究了不同埋深、充实率条件下采场覆岩和矸石充填体的稳定性。（5）结合矸石充填体与围岩、煤柱的承载效应分析,建立深部充填体与围岩（煤柱）协同承载系统,通过相似材料模拟试验探究了矸石充填体-围岩协同承载下覆岩结构特征与采场矿压显现规律,提出深部充填采空区现场监测-反馈体系,为深部矿井矸石充填现场应用提供理论与技术指导。研究成果为深部充填开采采场矿压规律、上覆岩层移动控制、深部矸石充填材料选择设计、地表沉陷预计等方面提供理论依据,进一步丰富和完善深部矿井矸石原位充填开采基础理论,有利于促进深部充填开采技术的推广应用。该论文有图139幅,表17个,参考文献153篇。