目前我国注浆材料大多为水泥基或水泥-水玻璃基浆液,其存在成本高、耐久性差和污染环境等问题,已经不能满足21世纪节能减排及低碳发展的需求。本文基于地聚物的激发原理,以大宗固体废弃物煤矸石为主要原料制备地聚物注浆材料。但由于煤矸石中硅含量远高于铝含量,且活性较低,不仅需要进行机械活化预处理,更需要复掺矿渣和粉煤灰校正料调整硅、铝比。故本文以煤矸石、矿渣和粉煤灰为硅铝质原料、以碱硅酸盐溶液（水玻璃和氢氧化钠等）为激发剂,制备一种绿色、低碳和低成本的新型注浆材料。以注浆材料的流动度、凝结时间、抗压强度等为影响因素,通过单因素和响应曲面试验,对制备的地聚物注浆材料配方进行优化,构建回归模型,揭示各因素与响应值之间关系,揭示材料宏观性能和微观结构的本构关系及水解聚合机理。主要结论如下:（1）煤矸石、矿渣和粉煤灰三者复掺,在水玻璃等碱性激发剂和硫酸盐激发剂为配体作用下,制备地聚物注浆材料是可行的。研究发现地聚物注浆材料的流动度、抗压强度和抗渗性与煤矸石掺量、水玻璃模数和水玻璃掺量呈负相关,而与Na2O掺量呈正相关;同时地聚物注浆材料的凝结时间与煤矸石掺量、水玻璃模数和水玻璃掺量呈正相关,而与Na2O掺量呈负相关。虽然随着煤矸石和水玻璃掺量的提高,注浆材料结石体的前期强度逐渐降低,但二者对结石体后期强度发展有着持续的贡献。随着水玻璃掺量的增加,Na2O掺量的变化对地聚物注浆材料性能影响在逐渐增大。（2）在利用响应曲面法对煤矸石-矿渣-粉煤灰地聚物注浆材料配合比优化后,建立了各因素与响应值的二次多项式模型,各模型回归系数R~2皆大于0.98,表明模型的合理性和拟合性好。响应面分析表明煤矸石掺量对地聚物注浆材料各项性能影响皆非常显著,而交互项中水玻璃掺量和Na2O掺量的交互作用影响最为显著。结合实际工况,给出两组最优配比为:煤矸石掺量50%、水玻璃模数1.92、水玻璃掺量12%和Na2O掺量5.5%;煤矸石掺量40%、水玻璃模数1.45、水玻璃掺量4.7%和Na2O掺量5%。通过试验验证能够满足含水层改造需求,对类似工程具有借鉴作用。（3）通过MIP、XRD、FTIR、TG-DSC、SEM-EDS和TEM-EDS对结石体水解聚合反应过程和反应产物的微观结构进行了表征,结果表明:煤矸石-矿渣-粉煤灰地聚物注浆材料结石体的微观结构致密,其主要水解聚合产物为C-S-H、C-（N）-A-S-H和类沸石等。最初煤矸石主要起微集料效应,随着龄期的延长煤矸石中的高岭土转化为类沸石,同时逐渐发生水解聚合反应,表面生成新的凝胶相。矿渣、粉煤灰的掺入使硅、铝配位发生变化,在水解聚合反应过程中[AlO4]5-四面体键接在[SiO4]4-四面体上,形成三维网络结构。该论文有图62幅,表27个,参考文献95篇。