赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的固体废弃物,是一种排放量大、对环境影响严重、大规模资源化利用难度大的大宗工业固体废弃物。目前针对赤泥的安全处置和资源化利用已经刻不容缓,亟需一种大量消纳赤泥的有效途径。我国作为最大的煤炭生产国和消费国,地下煤炭资源的大量开采会导致采空区的形成,如果不进行充填处理,将会给采空区上面的工程活动及地表建筑安全造成巨大的隐患。本试验以赤泥、粉煤灰、水泥、矿粉和脱硫石膏为原材料制备赤泥基采空区充填材料,不仅能够大量消耗固体废弃物,还能达到综合治理煤矿采空区的目的,具有显著的社会经济效益。本文通过设计配合比试验得到了符合相关技术要求的原材料配合比范围,并评价了各原材料的掺量变化对材料力学性能和工作性能的影响规律;随后针对赤泥本身碱性强且包含多种有毒重金属的特点,基于碱激发和硫酸盐激发原理,通过现代测试技术手段（SEM、XRD、FTIR）探究了材料对重金属等污染物质的固化机理;此外,实际使用赤泥基采空区充填材料时将无法避免接触到酸性老窑水,二者接触后发生的一系列反应可能会影响材料对污染物质的固化效果并改变老窑水的水质特征,基于这种情况,通过赤泥基采空区充填材料粉末样品在不同pH以及不同氧化还原电位的水环境下的浸出试验,本文评价了不同环境因素对材料固化污染物质效果的影响;最后,通过赤泥基采空区充填材料圆柱样品的静态浸泡试验来模拟赤泥基采空区充填材料的实际应用情况,并初步研究了材料对酸性老窑水的治理效果。论文的主要研究结果表明:（1）赤泥的合适掺量为55%,当赤泥掺量低于50%时,赤泥掺量的增加可提高体系碱激发的程度,促使生成更多水化产物,这些水化产物有助于材料强度的提升,但当赤泥掺量超过50%时,继续增加赤泥反而会导致材料力学性能的下降,当赤泥掺量为55%时,材料的力学性能和工作性能均满足相关技术要求;水泥和矿粉掺量的增加可显著增强材料的力学性能,考虑到经济性,水泥掺量范围控制在7.5%～10%,矿粉掺量控制为5%较为合适;脱硫石膏的加入能够使体系生成钙矾石（AFt）晶体,有助于材料早期强度的提升,但其掺量超过5%时,会导致材料力学性能的下降,因此脱硫石膏的合适掺量为5%。（2）作为一种碱激发胶凝材料,赤泥基采空区充填材料产生的主要水化产物包括C-S-H（水化硅酸钙）、C-A-H（水化铝酸钙）等无定形凝胶,这些无定型凝胶具有较大的比表面积,能够把体系中的赤泥、粉煤灰等颗粒包裹起来,提升了材料整体的联结性,宏观上表现为材料力学性能的增强;这些无定型凝胶较大的比表面积和离子交换容量,使材料在宏观上还具备良好的物理吸附、固化重金属的特性。脱硫石膏的加入还能使材料生成针棒状的AFt,这些晶体穿插填充在材料空隙中,提升了材料的整体联结性和致密程度,这些特点使得材料能通过物理固封的方式固化重金属等污染物质;AFt特殊的结构还可使其通过化学置换的方式将重金属离子稳定在晶柱内部的缝隙和通道。（3）赤泥基采空区充填材料粉末样品在不同pH以及氧化还原环境的浸出实验表明:酸性环境会导致材料部分聚合物凝胶的溶解和破坏,进而影响材料对污染物质的固化效果;碱性环境则有助于增强体系碱激发程度,生成更多水化产物,一定程度上提升了材料对污染物质的固化效果。氧化环境下,赤泥基样品发生了氧化产酸现象,氧化性越强,环境酸性越强,材料的固化效果越差;而还原环境则表现出抑制材料污染物释放的特点,一定程度上提升了材料对污染物质的固化效果。（4）赤泥基采空区充填材料圆柱样品的静态浸泡试验表明赤泥基采空区充填材料能够有效固化自身污染物质,不会对周围环境造成二次污染,为赤泥基采空区充填材料的应用提供了理论依据;赤泥基采空区充填材料去除老窑水重金属的试验研究表明,赤泥基采空区充填材料粉末样品对老窑水中包含的多种重金属具有显著的去除效果,去除率均达到96%以上,为采空区环境的综合治理提供了新思路。