煤炭开采致使采空区周围的地应力状态发生改变,使得围岩应力场重新分布,引起采空区顶板发生垮落,进而产生地表的沉陷变形及地下水的流失,是西部生态脆弱区煤炭开采典型的地质灾害问题。目前,预留煤柱开采和固体充填开采已成为西部煤炭矿区常见的开采方法,但其在资源利用和经济效益等方面存在严重弊端。因此,探索一种新型、高效、经济的减损开采方法具有重要的现实需求。本文基于一种覆岩垮落碎胀充填与定向钻孔点源式间隔注浆减损方法,该方法的核心问题为:系统掌握顶板覆岩的碎胀特征及碎裂胶结体力学特性。据此,本文以煤矿顶板常见覆岩—砂岩为研究对象,研究其碎胀体的压实力学特性,建立了注浆减损开采方式下的力学模型,并分析了对骨料不同胶结方式的碎裂胶结体力学强度及承载能力特征。主要研究成果如下:（1）本文以砂岩作为研究对象,研究了不同条件垮落后砂岩碎胀体物理参量的内在变化规律,其中,砂岩碎胀系数和空隙率与垮落高度存在正相关性,而与试样厚度之间无明显规律特征。（2）论文对砂岩碎胀体开展了侧限压缩试验,得出侧限压缩应变与荷载、砂岩厚度存在正相关性,而随着加载速率增加而减小,与此同时,在不同垮落高度下,3m时碎裂体应变达到最大值,而其余组应变随着垮落高的的增加而增大。此外,压实后碎胀体空隙率与加载速率存在正相关性,而与荷载成负相关性。（3）将跨落后获得的砂岩碎胀体依次进行筛分、侧限压缩试验及二次筛分,得到系列以直径划分的质量份数及不同变量与砂岩碎胀体分形维数之间的关联。压实前后,砂岩破碎分形维数随着垮落高的的增大而增大;而对于不同厚度砂岩,分形维先增大后减小。此外,随着压实荷载的增加,其分形维数也在增大。（4）对砂岩碎裂体胶结后开展力学试验,对砂岩碎胀体与水泥浆采用了两种不同的胶结方式进行胶结,得到砂岩颗粒横向布置时,其强度明显增大;试验中各变量对抗压强度均有影响,而试样厚度影响最大,载荷和垮落高度影响次之,加载速率影响最小;直剪时,试样侧表面微裂隙基本斜向发育且保持平行,表面起伏度越大,摩擦阶段的残余抗剪强度越大。此外,本文通过注浆减损开采模型得出横向垛桩体间隔4m时,连续梁的单跨距离应在3～5m之间。本文以注浆加固为研究背景,基于一种覆岩垮落碎胀充填与定向钻孔点源式间隔注浆减损方法,研究破碎岩石在不同条件下的力学行为特征,获得岩石碎胀胶结体的承载能力,该文的研究可对后期“三下”采煤方法改进具有一定的指导意义。