我国矸石山数量众多,近年来全国总堆放量可达45亿t,而且堆积量还在急剧增加。地表堆积矸石会引起很严重的环境问题,如损坏土地、污染水质和破坏土壤等,同时存在爆炸等安全风险,对矿区绿色发展带来了巨大挑战。要实现煤矿的可持续发展,当务之急就是对矸石进行综合利用以降低矸石的危害,这也是煤炭绿色开采的重要发展方向。本文对赵石畔煤矿的充填方法和矸石充填区域进行合理选择,对矸石充填方案进行对比分析,对垂直投放系统及充填系统进行设计,主要研究结果如下:（1）通过对矿井矸石运输方式进行对比,确定选用垂直投放系统输送矸石;通过对刮板输送机卸矸充填和短壁连采连充两种方式进行对比分析,确定选用刮板输送机卸矸充填。（2）对垂直投放系统进行了设计,确定了其总体架构为“投料井+缓冲器+储料仓+稳压室”结构;通过采用气固二相流理论,对矸石运动特征进行计算,确定了投料井的内径为250mm,投放管选择双层金属耐磨复合钢管,并根据矸石运动速度,确定了井下稳压室、储料仓和缓冲器的基本结构。（3）对工作面高效排矸系统进行设计,对充填工作面采、充装备选型分析,最终将工作面底卸式刮板输送机、充填采煤液压支架和自移式可伸缩转载机等作为重要排矸设备,并确定了其结构形式、功能原理、技术参数等。（4）将充填方案在赵石畔煤矿进行了工业性试验,结果表明研究成果的实施可以有效解决矸石排放问题,有效保护生态环境,为地区实现矸石零排放探索出一条成熟路径。本论文中图片35幅,表格7个,参考文献共计68篇。