充填开采是煤矿绿色开采的重要组成部分，但充填成本成为制约充填技术推广的主要瓶颈，降低煤矿充填材料的成本对推广煤矿充填开采起着关键的作用。近年来，生物质发电技术在中国得到大力推广，生物质灰的处理成为生物质电厂日常运行所需考虑的重要内容，研究发现生物质灰渣具有火山灰活性，能与水泥水化后的产物Ca(OH)2发生火山灰反应生成凝胶，增加水泥基材料的后期强度。
　　本论文选用玉米秸秆灰为研究对象，将玉米秸秆灰部分替代水泥和粉煤灰添加到煤矿胶结充填材料中，首先通过粒度分析仪、x射线光电子能谱分析（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、x射线衍射（XRD）、电导率和zeta电位分析了玉米秸秆灰和杨树叶灰的粒径分布、化学键结构、微观形态、矿物成分和火山灰活性，然后将玉米秸秆灰部分替代胶结充填材料中水泥和粉煤灰研究其的流动性能、抗压强度、干缩性能和单轴受压破坏的声发射响应特征。主要得到如下结论：
　　（1）玉米秸秆灰具有火山灰活性，在700℃燃烧3小时活性最佳，适合部分替代水泥；杨树叶灰具有较低的化学活性和较低的zeta电位，不适合部分替代水泥。
　　（2）当用玉米秸秆灰部分替代水泥时，胶结充填料浆的坍落度和扩展度随着替代率的增加呈现出先减小后增大的趋势，在替代率为10%时充填料浆的坍落度和扩展度达到最小；替代率为20%、30%和40%时充填料浆的坍落度和扩展度均高于参照组，对流动性能的改善有促进作用。当用玉米秸秆灰部分替代粉煤灰时，胶结充填料浆的坍落度和扩展度随着替代率的增加呈现出先增大后减小的趋势，在替代率为10%时充填料浆的坍落度和扩展度达到最大，流动性能优于参照组；替代率为20%、30%和40%时充填料浆的坍落度和扩展度均小于参照组，流动性能较差。
　　（3）水泥基-玉米秸秆灰胶结充填材料在单轴加载条件下的应力-应变曲线可以划分为四个阶段，压实阶段、线弹性阶段、非线弹性阶段和破坏阶段。玉米秸秆灰部分替代水泥替代率为20%时，在28天龄期时胶结充填材料的抗压强度为最大，材料微观结构表明，此替代率下生成物的结构比其他替代率要密实，促进了胶结充填材料抗压强度的增长；通过干缩试验发现，在玉米秸秆灰替代率为20%时，胶结充填材料的干缩值最大。当玉米秸秆灰部分替代粉煤灰时，替代率为40%时胶结充填材料的抗压强度最大，且此替代率下胶结充填材料的干缩值最大。
　　（4）当玉米秸秆灰部分替代水泥时，胶结充填材料的应力-应变曲线的上升阶段，振铃计数和能量处于上升期，在达到峰值载荷附近时，振铃计数和能量达到了最大。在应力-应变曲线的下降阶段，振铃计数和能量处于平静期和活跃期。当玉米秸秆灰部分替代粉煤灰时，在应力-应变曲线的压密阶段，振铃计数和能量处于上升期，试件内部孔隙被压密；在线性弹性阶段，随着加载的继续进行，振铃计数和能量不断升高；在非线性弹性阶段，在达到峰值载荷附近时，振铃计数和能量达到了最大；在破坏阶段，起初振铃计数和能量的变化幅度较平稳，试件内部的裂纹发展，随着加载的继续进行，振铃计数和能量再次活跃，试件内部裂纹发展为裂缝，试件发生整体失稳破坏。