测试分析了综合机械化固体充填采煤技术中的矸石与粉煤灰充填体的时间相关特性，应用流变的基本理论，建立了流变方程；根据矸石充填体时间相关性试验结果及试验矿井的相关数据，得到了固体充填采煤工作面顶板的下沉量与时间的具体流变方程，根据流变方程得出了综合机械化固体充填采煤工作面顶板的下沉量与时间关系曲线。针对固体充填采煤液压支架掩护充填的特殊功能，提出充填特性的概念，并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素，其中架型结构直接决定充填支架的充填特性；煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥；充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。根据采空区内覆岩垮落与充填浆体的空间位置，将超高水材料采空区充填胶结体分为4种基本形态，即纯超高水材料胶结体、下半部是超高水材料和矸石混合材料与上半部是纯超高水材料胶结体、下半部是纯超高水材料与上半部是超高水材料和矸石混合材料、超高水材料和矸石整体混合材料，在实验室进行了抗压、抗拉、抗剪等力学参数测试，并通过建立超高水材料充填开采“充填体-基本顶”力学模型，分析了材料属性变化对基本顶垮落步距的影响。基于矸石充填采煤控制采动裂隙高度发育的原理，研究了矸石充填采煤导水裂隙带发育高度的变化规律，建立了基于采高与充实率的多元线性回归矸石充填采煤导水裂隙带发育高度计算模型，进而提出了含水层下矸石充填提高开采上限的确定方法。