绿色开采是矿业可持续发展的时代要求,胶凝材料的改革是推动充填采矿技术大规模应用的关键环节。针对莱州某金矿充填体早期强度低、水泥耗量大、充填成本高等技术难题,以充填体早期力学性能为切入点,结合市场调研、理论分析、室内试验和机理探讨等手段,开展矿渣基充填复合材料配比优化及水化机理研究,研制低成本、早强型矿渣基充填复合材料,探明充填胶凝材料最优配比,围绕宏观尺度和微观尺度揭示充填体早期力学性能的响应机制。主要研究成果如下:（1）提出了工业高炉矿渣替代水泥制备矿山充填胶凝材料的方法,采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、激光粒度分析仪、扫描电镜等分析技术探讨了充填原材料的物理化学特性,详述了充填体制备工艺流程、相关设备及宏细观力学性能检测手段。（2）开展了矿渣基充填复合材料早期宏观力学行为及配比优化试验研究,考察了水泥添加量、料浆质量浓度、砂灰比与复合充填料浆流动性的影响规律,探明了最优试验工艺参数;基于Design-Expert软件发展了响应面优化设计理论,提出了Box-Behnken试验设计,建立了三因素三水平试验方案,以水泥、石灰、石膏添加量为自变量影响因子,以养护龄期3 d和7 d抗压强度为响应目标值,构建了水泥-石灰-石膏协同效应的充填体强度二次多项式回归模型,通过模型相关性检验评估其可靠性,证实了模型拟合精度高、重现性好,综合方差分析、响应曲面剖析了因素间交互作用与响应值的关联机制,探明了充填体力学性能探索性试验最优配合比;通过开展碱激发剂遴选试验和耦合作用试验研究,阐述了水玻璃、Na2SO4、Na2CO3、NaOH对矿渣胶凝活性的宏观调控机制,确定了适用于莱州某金矿尾砂最优充填配合比为:料浆质量浓度70%、砂灰比6;胶凝材料中水泥添加量30%、石灰添加量15%、石膏添加量1%、矿渣添加量46%、甲酸钙添加量4%、水玻璃添加量2.5%、Na OH添加量1.5%。实现了R3d〉1.5 MPa,R7d〉2.5 MPa的理想试验强度要求,与P×O 42.5R普通硅酸盐水泥相比,胶凝材料成本降低19.1%。（3）借助X射线衍射分析、傅立叶变换红外光谱分析、热重-差示扫描量热分析、扫描电镜分析等测试手段揭示了水化产物的物相组成、键合结构、水化热机理、微观结构形貌与充填体宏观力学性能演化的的响应机制。随着水化反应的推进,长针状钙矾石各向异性生长,通过团絮状C-S-H凝胶交叉攀附、紧密黏结形成稳固的网络结构支撑体系,浆体结构形貌由稀疏的放射状发展为致密的层状结构。钙矾石和C-S-H凝胶的快速形成和生长,减少了胶凝体系的孔径分布,增加了骨料颗粒与水化产物的接触面积,充填体结构变得更加致密,发展了充填体的力学性能。（4）开展了现场充填工业试验验证,通过采场充填体多点取样分析,工业试验与室内配比优化试验结果基本吻合。与室内试验相比,R3d平均误差为1.06%、R7d平均误差为0.52%,证实了研制的矿渣基复合胶凝材料对于莱州某金矿尾砂具有良好的适应性。