由于膏体充填技术的“高安全性、高采出率、高效便捷、环境友好”及料浆稳定性好、不离析、不沉淀、进入采场后无需脱水、可实现长距离输送等显著优点，成为21世纪绿色采矿技术的重要发展方向。本文依托深国家自然科学基金重点项目“煤层开采矿井突水机理与防治基础研究”（51034003）、“973”前期研究专项“深部开采底板岩体性状及高承压突水灾害防治基础研究”（2011CB411906）、山东省高等学校科技计划“控制地表塌陷固体废弃物充填开采基础研究”（J11LE14），采用理论分析、室内试验、现场取芯试验及实测等方法，对膏体充填材料、工艺、地表沉陷控制理论、充填效果等进行了较为系统的研究，主要内容及结论如下：　　（1）对岱庄煤矿膏体充填系统进行改进，提出矸石大棚、粉煤灰存储输配系统、破碎车间、落地矸石回系统、备用称重系统、沉淀池清理等改造方案；提出先筛后破、矸石大棚、自溜或国产充填泵、PLC电控系统、普通耐磨钢管组成的优化工艺流程。　　（2）针对长距离膏体充填管道容易堵管及难清洗问题，研制了防堵管卸料阀门、管道压力在线监测预警系统、管道自动控制工艺阀；提出了长距离管道满管自流清洗技术。　　（3）研究了煤矿固体废弃物选择标准、来源、分类、矿物组成等；对膏体早、后期强度及输送性能进行分析；研究了以矿渣水泥作为胶结料、煤矸石作为骨料、粉煤灰作为细集料优化配比试验，最优结果水泥：粉煤灰：煤矸石1：4：6，质量浓度为74％；对最优配比膏体进行了28d拉伸、单轴压缩及常规三轴压缩试验。　　（4）以弹性地基梁理论和温克尔假设为依据，建立了膏体充填采场覆岩结构力学模型，推导了膏体充填条件下以控制“下位顶板运动”为核心的覆岩初次和周期来压公式；提出膏体充填地表沉陷预计公式并对充填支架合理初撑力进行分析。　　（5）现场取芯试验表明膏体力学参数离散性较大，弹性模量及泊松比偏低，膏体性能随着孔深的增加而增加；原位强度和安全系数计算表明充填膏体能够保持长期稳定性。　　（6）通过研制的充填体在线监测系统和数字水准仪从地下和地面对膏体充填效果进行实测，得出膏体最大受力为7.2MPa，最大变形量104.3mm，最大压缩率3.8%，最高水化温度为50℃；岩移观测表明在充分采动条件下2351工作面地表下沉系数为0.08。