充填体与矿柱形成的组合系统是地下矿山常见工程结构,系统整体呈现的承载效果直接决定着矿区充填工程质量。研究系统间的相互作用机理、破坏变形过程中的力学响应对于识别充填区前兆破裂特征,建立综合评价预警体系具有重要现实意义。结合理论分析、力学实验、数值模拟等多重技术手段,重点研究充填体-矿柱系统在不同压缩阶段的破裂演化机制。取得的成果如下:1)分别开展单一充填体和充填体-矿柱系统力学实验,分析二者的声发射活动特征、应力-应变等力学响应及破坏形式,验证了具有矿柱支撑的充填体-矿柱系统具有更好的承载性能。随着矿柱刚性增强,系统承载性呈现愈强的正相关性。2)通过时差定位法进行声发射源三维空间定位,直观展示出单一充填体和充填体-矿柱系统内部破裂源的分布状态与集聚演化过程。对比二者的声发射定位结果得到:单一充填体破坏变形过程中,内部震源呈现由核部萌生辐射至大部分区域的无序特性;有充填体包裹的充填体-矿柱系统的震源呈现以矿柱为主轴、散布充填区域的有序发展特点。3)开展五种不同矿柱的充填体-矿柱系统精细模拟研究,归纳出充填体-矿柱系统存在两层阶段性的裂隙演化带。第一阶段表现为矿柱裂隙扩展带;第二阶段表现为全系统裂隙贯通带。4)提取力学实验、声发射源空间定位与细观模拟结果的前兆破裂特征,揭示出充填体-矿柱系统失稳演化规律,构建出综合评价体系下充填体-矿柱系统监测预警模式。图54幅;表5个;参57篇。