采空区充填是目前解决煤矿开采沉陷及地表破坏最为有效的方法，也是防治煤矿开采诱发地质灾害的重要技术措施，该技术还可从源头治理煤矸石、粉煤灰无序堆积造成的环境污染，实现固体废物资源化，改变先污染后治理的现状，促进勘探-采煤-矿山环境治理全过程控制技术的发展。　　 充填材料是充填采空区技术的核心，其中胶结充填材料的性能决定充填效果，影响充填成本的高低，对最终的地表减沉效果起着关键作用。为此，本论文通过矿物成分测试、浆体流动性试验、试件强度试验和理论分析等，对矸石-粉煤灰充填料的配料性能及配比进行了研究，取得了一定的创新成果。　　 根据充填采空区的工艺流程及采空区岩层变形理论，对充填材料的基本性能要求进行了分析。充填体的早期强度需达到0.15MPa才能满足其稳定自立的能力；充填体的后期强度应与充填体在采空区所受的载荷相匹配。为达到泵送需求，充填材料的坍落度应达到20cm以上；泌水率应控制在1.5％～4.5％，以保证充填材料有一定的泌水能力，又不过度泌水；粗骨料煤矸石颗粒应达到一定的级配要求。　　 对塔山矿区煤矸石的化学成分、颗粒特征及矿物组成进行了详细分析，其煤矸石颗粒属粘土质矸石，性质较为稳定，适宜用于充填配料的粗骨料；其原状煤矸石颗粒中，大颗粒比重过大，配比时需加以破碎。塔山电厂粉煤灰的化学成分及矿物组成分析表明，该电厂粉煤灰具有一定的火山灰活性，可用于充填配料，但钙含量较低、活性欠佳，充填配料时要加钙并适当的激发其活性。　　 论文还分析研究了充填配料中涉及到的粉煤灰、水泥、辅助材料及外加剂的性能和作用机理。采用石灰吸收法，对塔山电厂粉煤灰进行了化学激发实验，结果表明，碱性激发剂、硫酸盐激发剂和氯盐激发剂均对粉煤灰有激发效果，配比时优先考虑应用Ca(OH)2、CaSO4和CaCl2。实验分析了充填配料的流动能力，结果表明浆体坍落度随粉煤灰掺量的增加呈上升趋势，但掺入量也不能太多，否则会影响材料坍落度，泌水率对粉煤灰掺入量也有一定限制；坍落度随浆体质量浓度的增大而减小，泌水率随浆体质量浓度的增大而降低。　　 为验证粉煤灰的激发效果，得到充填材料的最优配比，论文设计了粉煤灰、水泥和煤矸石配比试验和粉煤灰、石灰和石膏和煤矸石配比试验。粉煤灰、水泥和煤矸石配比试验表明，水泥是影响充填材料强度的最关键因素；浆体的浓度也对材料的强度有较大影响，特别对材料的后期强度影响明显；粉煤灰的增加对于充填材料的不同龄期强度影响有限。粉煤灰、石灰、石膏和煤矸石配比试验表明，各材料配比合理，不使用水泥也可满足充填材料的需求；石灰用量对试件强度的影响最大，只有石灰用量与粉煤灰相匹配时，才能最大发挥二者的水化作用，形成较大胶凝作用；石膏仅能起到改善材料强度的作用，对强度影响较小。