随着绿色发展理念深入贯彻落实,建设绿色矿山扭转传统粗放浪费的矿业整体形象,符合生态文明建设要求。矿山固废充填采矿工艺作为绿色采矿的主体支撑技术得到广泛的运用。上向分层充填采矿法适用于矿石稳固、围岩不稳固,或矿石和围岩均不稳固的薄至极厚的缓倾斜到极倾斜矿体,对形态不规则、分支复合变大的矿体适应性较强。该法中充填体除用于管理地压外,还作为继续上采的工作平台,要求其在无轨设备动载作用下应保持稳定。随着井下无轨设备日益增多且趋于大型化,合理设计上向分层充填体强度愈加困难。无轨设备荷载作用下,面层充填体稳定性主要受强度与厚度两个重要指标影响,其设计取决于无轨设备与面层充填体之间的相互作用关系。一是合理确定无轨设备的载荷,其难点在于面层充填体受料浆流动性影响,并非绝对水平,其表面形态决定了载荷波动特征;二是合理确定分析两者相互作用关系的方法,其难点在于分析无轨设备运行产生的垂直和水平荷载共同作用下对面层充填体的影响。当前用于确定面层充填体强度与厚度的设计方法较少,且分析方法不尽合理,未形成系统的理论体系。本文基于MW.Sayer路面波形理论结合连续式路面测平仪测量原理,建立了上向分层充填体正弦波形路面模型;通过借鉴车辆动载荷相关研究成果,基于振动力学理论将无轨设备简化成一个由弹簧、阻尼、刚度等元件组成的四自由度振动系统,建立了无轨设备振动微分方程,求解得到无轨设备满载运行情况下前、后轮位移与竖直动载荷关系;通过无轨设备运行原理确定了最大水平载荷。基于弹性力学理论,分析得到无轨设备竖直和水平载荷综合作用下,上向分层充填体面层竖直应力、水平应力、垂直位移随垂深的变化关系,建立了无轨设备动载荷作用下,面层充填体厚度及抗压、抗剪强度模型。胶结面层厚度模型:（?）胶结面层抗压强度模型:（?）胶结面层抗剪强度模型:（?）采用FLAC3D构建了大红山铜矿西部矿段上向分层充填体有限差分模型,根据本文建立的充填体强度与厚度模型计算结果,对其所需参数赋值;通过加载和运算,得到了面层充填体在无轨设备作用下的应力与位移分布状况,数值模拟结果表明充填体强度与厚度模型合理可靠。根据论文研究成果,设计了大红山铜矿西矿段上向面层充填体的强度及厚度,推荐了充填配比,并开展了工业试验。经现场检测面层充填体七天强度达到设计要求,服务矿体回采工程中,表面无明显开裂、沉陷等破坏现象,较矿山原设计强度及厚度,模型设计参数更加合理,按推荐配比进行充填可节约29.25元/m3。良好的工程应用效果证明了模型合理性。