矿山开采在带来矿产资源的同时，也是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。其中最为突出的就是地表沉陷。为解决以上问题，人们研究出了很多充填开采技术[1]，但是每种充填技术都存在着一定的缺陷。本文针对膨胀充填和阶段矿房嗣后充填体的稳定条件缺乏系统的理论与实验研究这一现状，结合充填材料和新型胶凝材料的试验应用，以粉煤灰和破碎煤矸石混合充填为重点，试验研究了几种充填材料的膨胀条件和固化效果，并以淄博金鼎矿业为例，采用理论计算与数值计算相结合的方法，对阶段矿房嗣后充填的强度标号进行了设计计算。本文的主要研究工作有以下几个方面：（1）结合膨胀充填的原理，以粉煤灰为主要材料对发泡剂和稳泡剂的选择以及胶固料膨胀性进行了实验研究，取得了重要结论。（2）以粉煤灰和煤矸石为主要材料，FAC2-1胶固料为主要胶凝材料，通过扩散度和泌水率试验控制料浆浓度，发泡剂取不同的用量以及不同的养护温度条件下进行实验研究。获得了膨胀量与膨胀剂用量、膨胀量与初始养护温度以及固化强度与膨胀量的重要关系。（3）分别以淄博金鼎尾砂、淮北刘东矿的黄土和碎石粉为主要材料，通过研究不同胶固料情况下1#发泡剂的发泡性能。试验表明，本文所研究的膨胀材料具有普遍性，对其它材料也能膨胀。（4）通过多种方法比较，获得了阶段矿房嗣后充填体的强度值。（5）通过多种边界条件下的数值分析，发现了阶段矿房嗣后充填体最不利的边界条件和拉应力破坏的可能性。本文的创新点主要在于两个方面：一是首次进行系统的膨胀充填相关影响因素研究；二是系统分析了各种边界条件下阶段矿房嗣后充填体稳定性，有关结果对于指导开采充填顺序意义重大。