上述三種機(jī)理代表了充填體在礦山結(jié)構(gòu)中不同的支護(hù)作用，即表面的、局部的和總體支護(hù)。在任何情況下支護(hù)的工作方式都可假說(shuō)既與巖體性質(zhì)也與充填體性質(zhì)有關(guān)。

2.2.2充填體與系統(tǒng)的共同作用

北京科技大學(xué)于學(xué)馥教授針對(duì)金川礦區(qū)所采用的充填材料與充填工藝，研究提出充填體三種作用機(jī)理。

1)應(yīng)力轉(zhuǎn)移與吸收

充填體進(jìn)入空區(qū)，最初是不受力的，以后隨著充填體強(qiáng)度的提高，具備了吸收應(yīng)力和轉(zhuǎn)移應(yīng)力的能力。從而也形成了地層“大家族”的成員，參與地層的自組織系統(tǒng)和活動(dòng)。

2)應(yīng)力隔離機(jī)理

充填體對(duì)圍巖穩(wěn)定的應(yīng)力隔離作用有兩種情況:一種是隔離水平應(yīng)力;另一種是隔離垂直應(yīng)力。

3)系統(tǒng)的共同作用

充填體充入地下采場(chǎng)后，由于充填體、圍巖、地應(yīng)力、開挖等共同作用，特別是開挖系統(tǒng)的自組織機(jī)能，使圍巖變形得到控制，圍巖能量耗散速度得以減緩，從而有效控制礦山結(jié)構(gòu)和圍巖破壞的發(fā)展，防止發(fā)生無(wú)阻擋的自由破壞坍落。

該作用機(jī)理提出了充填可減緩圍巖能量耗散速度，而圍巖系統(tǒng)的能量耗散的速度決定系統(tǒng)穩(wěn)定性的觀點(diǎn)。

2.2.3充填體的充填作用

南非在深井黃金礦山的開采中，大多采用了充填采礦法，并對(duì)充填機(jī)理進(jìn)行了相當(dāng)?shù)难芯?。KirstenHAD和StaceyTR研究指出:充填在維護(hù)采場(chǎng)穩(wěn)定的作用方式是多種形式的，因此，支護(hù)機(jī)理不是靠充填體壓縮所產(chǎn)生的作用來(lái)決定工作中充填體的穩(wěn)定效果。盡管任何一種支護(hù)機(jī)理的單獨(dú)作用是極小的，但其積累起的作用可大大影響采場(chǎng)覆巖的穩(wěn)定性。充填體的充填功能主要如下。

1)保持頂板巖層的完整性

頂板巖層因斷層、節(jié)理和裂隙被切割成結(jié)構(gòu)體。由于采場(chǎng)形成的臨空面，使得某些結(jié)構(gòu)體具有滑移或冒落的可能。這些潛在冒落的拱頂巖塊稱之為“拱頂石”。充填體的重要作用之一是在拱頂石和采場(chǎng)之間提供一種連接，延緩并最終阻止拱頂石移動(dòng)的任何趨勢(shì)，從而提高頂板圍巖的自身承載能力。在不充填的狀況下，可能松動(dòng)的拱頂石將從頂板自由冒落，從而引起連鎖的冒落和坍落而最終導(dǎo)致整個(gè)采場(chǎng)失穩(wěn)。

2)減輕地震波的危害

充填將在地震條件下提供最有意義的連接功能。在沒有充填物的情況下，巖爆引起的壓縮沖擊波將在頂板和底板巖石表面處反射，產(chǎn)生拉應(yīng)力且趨于將孤立的頂板(或底板)“切斷”。充填后與巖石接觸的充填料，使沖擊波僅在巖石與充填體界面處部分反射，降低了“切斷”作用。在動(dòng)態(tài)短時(shí)荷載條件下，松軟充填體還可以起到硬質(zhì)充填料的作用。

3)作為節(jié)理與裂隙中的填充物

充填時(shí)，細(xì)料將進(jìn)入上下盤圍巖中的裂隙和節(jié)理中，起到粘結(jié)作用。此外，充填料與巖石之間的接觸還能防止在工作面推進(jìn)時(shí)巖層遭受曲率逆轉(zhuǎn)期間節(jié)理中出現(xiàn)的任何原生細(xì)料跑出，促使節(jié)理和裂隙閉合，限制拱頂石的松動(dòng)，提高頂板圍巖的穩(wěn)定性。