煤炭在我国能源结构中所占比重超过60%的现状将长期存在,减轻煤矿开采对自然环境的损害并充分回收有限的资源,是我国面临的一个巨大的挑战。以煤矸石为骨料的高强度膏体泵送充填和采空区充填控制地表沉陷的开采模式是当前我国煤矿控制重大事故,控制环境灾害和实现安全生产的重要研究方向,以煤矸石为骨料的在最优配比下的胶凝材料充填技术不仅能妥善的解决煤矸石的堆放、污染问题和采矿业对环境损害问题,而且使地下水资源环境得到显著改善,社会效益显著。本文在分析充填胶凝材料各组分的基础上,通过矸石胶凝材料的优化配比试验,进行了充填材料的可泵性试验、力学性能及微观孔结构试验,获得了不同配合比下粉煤灰掺量、细矸率对不同养护龄期的矸石胶凝材料性能的影响规律。主要结论如下:(1)对矸石胶凝材料的原材料组分进行分析,确定了矸石胶凝材料的物理力学性能和集料的级配曲线。(2)在能谱与XRD衍射分析粉煤灰矿物组分的基础上,通过扫描电镜观察不同养护龄期的不同粉磨时间的粉煤灰和碱性激发粉煤灰的微观结构,试验确定了粉煤灰的活性指数,探讨了粉煤灰的组分,微观结构,机械活化和碱性激活粉煤灰的颗粒分布、组成和活性的关系。(3)通过配比试验分析了矸石胶凝材料的可泵性及力学性能,获得了粉煤灰掺量和细矸率对胶凝材料的坍落度、扩展度、泌水性、分层度以及抗压强度的影响规律,得到了矸石胶凝材料的最佳配比。(4)通过压汞试验分析了矸石胶凝材料的微观结构。发现:随着养护龄期的增长,无害孔和少害孔占比增加,矸石胶凝材料的孔隙率逐渐降低,压缩性能与抗压强度逐渐提高。粉煤灰掺量的增加会加速水化反应,促进反应进程与程度,提高了材料的压缩性能。