通过文献调研和现场调查的方式,全面系统的分析国内外充填工艺技术的发展现状和趋势,介绍了充填体的作用机理及其材料性能性能研究现状和重点。在此基础上,梳理出影响膏体充填采矿过程安全性的相关的指标,针对膏体充填采矿系统关键安全问题,本文主要开展了以下工作。(1)以系统安全分析方法为基础,建立膏体充填工艺系统安全性指标体系,划分膏体充填采矿系统指标安全性等级,建立基于集对分析法的膏体充填采矿系统集对分析模型。(2)将膏体充填采矿系统集对分析模型,应用于某矿膏体充填采矿系统改造,应用集对分析法分析系统安全性指标的集对势、联系度、不确定性,找出该工艺系统中的关键安全性问题。(3)以关系到开采过程矿岩及充填体环境稳定性的关键安全问题为研究对象,采用数值计算,将充填采矿过程中环境稳定性相关的关键安全性问题参数化建模,构建不同回采方案、布筋参数、进路结构参数的多种组合模型共17组,以安全、经济、高效为判断指标,分析模拟结果。(4)为探究采矿过程中,膏体充填材料标准养护条件下和井底养护环境下的特征属性,以及标准养护条件下试块强度与井下环境养护条件下充填体工程强度之间的关系,分别进行了实验室标准养护强度试验和井下充填块体常规和饱水强度试验。在系统分析、数值模拟试验研究的基础上,本文主要研究结论如下：(1)通过集对分析法分析得出,该矿膏体充填工艺关键安全性问题包括充填体强度、钢筋网度、钢筋直径、回采方案、充填采场湿度、充填采场温度、矿岩稳固性、充填材料特性、充填管道、充填挡墙等,涉及膏体充填采矿环境稳定性、充填材料特性和充填质量管理三个部分。(2)数值模拟结果表明,开采过程充填体与围岩接触区域薄弱面顶角局部、进路靠未采进路纵向中心部位以及进路靠未采进路侧的顶角处易产生应力集中；最大位移出现在充填体假顶的中心位置,向四周辐射减小；薄弱面的存在使得充填体中钢筋网主要承受充填体自重。在开采过程中,应采取相关技术措施防止局部应力集中。综合考虑安全、经济、高效等因素,模拟得出安全合理的膏体充填采矿工艺。(3)在试验数据统计分析的基础上建立和验证了标准养护条件下充填体试块的时间-强度关系,标准实验室强度高于井下环境养护强度,对于该矿井的井下环境需进行强度折减,相对折减系数取值范围为0.53～0.68；饱水组试验表明,饱水后充填体试块强度明显低于常规组,相对折减系数取值范围为0.40～0.60；进路入口至尾部充填体强度呈现出下降趋势。