尾砂充填采矿能够实现尾矿综合利用、地压安全管控、地表塌陷控制等目的,是符合国家绿色矿业要求的采矿方法。为将充填物料顺利回填入采空区,通常需以水作为载体将物料配置成料浆,使其悬浮于料浆中进行输送。输送完成后,悬浮物料受重力作用将发生沉降分层,从而引起充填体的非均质性,进而对其强度造成影响。因此,为探究充填体的非均质特征,并分析其对充填体强度的影响,从而揭示充填料浆浓度不同导致充填体强度差异的本质原因,为矿山充填实践提供参考,本文采用试验测试与理论分析相结合的方法,对尾砂充填料浆中物料沉降分层的特征与机理、尾砂充填体的非均质特征及其对充填体强度的影响进行了深入研究。开展了尾砂充填料浆泌水试验研究,测试了不同配比、龄期与物料粒级组成的充填料浆的泌水量,从而定量地分析了上述各因素对泌水造成的料浆浓度以及充填体体积含水率变化的影响。开展了充填体分层非均质特征试验研究,通过对充填体分层取样,测试了充填体各分层的尾砂粒级组成、水泥含量与孔隙特征,从而分析得到了充填体相应的分层非均质性数据。并利用测试数据,定量分析了各分层非均质性间的相关性,综合分析并揭示了浓度对充填体非均特征的影响规律。开展了不同粒级组成的尾砂浆沉降试验,结合颗粒沉降理论,测试并分析了分级尾砂、细粒径砂以及含多种粒径颗粒的混合砂的沉降特性,总结得出了尾砂充填料浆中颗粒沉降分层的机理,从而阐释了尾砂沉降分层导致充填体非均质性产生的机理。开展了充填体非均质特征对其强度影响的试验研究,通过测试尾砂胶结充填体单轴受压破坏过程的内部微细观结构变化特征,结合其各项非均质特征的测试数据,对比分析并揭示了充填体的非均质性对其强度的影响机制。最后基于研究所得相关结论,采用相似模型试验与现场原位充填体取芯相结合的方法,对安庆铜矿采场原位充填体进行了评价。