针对金属矿采空区难治理问题,以地下空间利用为出发点,结合国家能源战略储备需求,提出以充填采矿为手段,在金属矿大型采空区构建充填储库,用于储备石油、天然气等能源。结合金属矿充填采矿法的特征,提出采矿—充填—建库(MBS)协同系统理念。依据采矿、充填、建库的工艺特点,构建了采矿—充填—建库协同系统结构体系,研究了该系统的协同特征,主要包括时间协同性、空间协同性、工艺协同性、环境协同性。明确了充填储库这一新型储库形式,按功能特征将充填储库分为充填储物库、充填储气库、充填石油储库3类;对充填储库尺寸和形状特征进行分析,将充填储库按形状分为方形、圆柱形、椭球形3类,并对其特点进行分析。以充填石油储库为例,研究了充填储库结构及高强-低渗功能充填材料特征,描述了充填储库群串并联结构特征,确定了充填石油储库工作原理;对充填储库稳定性进行分析,建立了充填矿柱安全距离判据,推导了充填储库顶板受力的计算模型。