为提高煤炭回采率，保障采掘接替平衡，延长矿井服务年限，多数矿井采用了沿空留巷开采技术。很多学者对沿空留巷围岩控制进行了大量深入的研究，提出了多种巷旁支护方式，使用较多的为水泥基材料巷旁充填支护技术，但目前对沿空留巷巷旁水泥基充填体结构形成机理还不很清楚。本文采用理论分析、实验室实验和现场工业试验相结合的方法，在掌握不同岩性和赋存条件的顶板对巷旁充填体物理力学性能要求的基础上，深入研究充填体结构形成机理、充填体水化物各自所起的作用及其之间协调性关系，取得了如下研究成果：　　（1）对不同种类顶板控制进行了分析，为控制早期顶板运动和适应后期围岩剧烈变形，理想充填材料应具备足够大小的单轴抗压强度，以及一定量的膨胀性和可缩性。　　（2）提出了充填体结构形成模型，即水泥掺量达到某一程度时，水泥浆液能够在颗粒表面形成浆膜包裹矸石颗粒，水泥水化硬化后将松散的矸石颗粒胶结为一体，使充填体形成一定的强度，随着水泥掺量的增加，多余的水泥浆液将充填于煤矸石颗粒之间孔隙，直至充满孔隙，水泥水化后水化物物将填充在矸石颗粒之间，只有当水泥浆液充分包裹煤矸石颗粒，同时又能充填满矸石颗粒之间的孔隙时，才能得到密实的充填体结构。级配实验、水泥掺量对充填体强度影响实验和充填体试样电镜扫描（SEM）实验表明，该结构形成模型是合理的。　　（3）通过充填材料膨胀性组分对充填体抗压强度影响实验和X射线衍射（XRD）研究了充填体内膨胀性水化物对充填体抗压强度的影响及其与胶凝性水化物之间协调性关系。结果表明，膨胀性水化物可以填结构孔隙,从而起到增加强度的作用,也可以破坏已有胶凝性水化物胶结骨料产生的结构，对充填体强度增长起到负作用。　　（4）在巷旁充填体结构形成机理的指导下，以姜家湾煤矿坚硬顶板条件下沿空留巷为工程背景，配制巷旁充填材料，并应用于留巷工程中，取得了较好的留巷效果。根据本文提出的充填体结构形成模型，可确定满足不同顶板结构支护要求的充填体水化物种类和数量，进而可确定充填材料组分和配比，对利用工业废弃物配置沿空留巷巷旁充填材料具有指导性意义。