固体充填机械化沿空留巷技术是煤炭绿色化开采技术的重要发展方向。然而,固体充填机械化沿空留巷技术仍存在巷旁支护体力学性质与围岩作用不匹配、煤矸石材料注浆加固影响机理不明确等问题,导致沿空留巷过程中盲目性高、过度依赖经验,这些问题制约了沿空留巷技术的应用发展。为了深入研究巷旁支护体在围岩应力作用下的稳定性,通过实验室试验、理论分析、数值仿真模拟等研究方法,系统地研究了在不同充填率条件下沿空留巷顶板的结构特征、巷旁支护体稳定性的影响因素、煤矸石巷旁支护体材料的压实特性和夯实作用下的力学响应、煤矸石巷旁支护体材料的注浆扩散模型和水泥煤矸石胶结体力学特性的影响因素。在保证巷旁支护体稳定的前提下降低留巷成本,为实现充填开采机械化沿空留巷最优的经济效益提供理论指导。通过上述的研究,取得了以下成果:(1)通过分析不同充填率条件下覆岩大小结构变化特征、建立在顶板载荷和采空区充填体侧压力共同作用下巷旁支护体稳定性模型、揭示巷旁支护体稳定性与巷旁支护体自身材料特性间的关系,以确定从改善煤矸石巷旁支护体材料的力学性质、注浆加固提高巷旁支护体的粘结强度两方面来提高巷旁支护体的稳定性。(2)采用实验室试验和离散元模拟相结合的方法,确定了煤矸石巷旁支护体材料最佳的粒径级配即泰波系数取值为0.4。并对最佳粒径级配的煤矸石材料进行了细观压实特性研究分析,从而建立了细观力链结构演化与宏观应变响应之间的关系。(3)利用自主设计的留巷夯实模拟试验台和离散元软件,研究了煤矸石巷旁支护体材料在夯实作用下的力学响应,获得了在不同推压速度和放料步距下推压板的推力、留巷注浆侧板上的侧压力、煤矸石颗粒受力状态与孔隙率的变化规律。(4)建立了水泥浆液在煤矸石巷旁支护体材料中的注浆扩散模型,并利用自主研发的二维可视化注浆系统进行试验,验证了理论模型的正确性。此外,采用Fluent软件模拟采空区中巷旁支护体材料的注浆过程,获得不同注浆孔间距对浆液密实程度的影响规律。(5)对水泥煤矸石胶结体的力学时效特性进行研究,获得了水灰比、煤矸石孔隙率和养护龄期对水泥煤矸石胶结体单轴抗压强度、弹性模量和峰后承载能力的影响规律。