采矿活动逐渐往深部转移以及环保的要求使全尾砂胶结充填广泛应用,选矿尾砂越来越细显著提高了充填成本;钢铁行业排放的矿渣应用广泛价格高昂,而钢渣尚未得到有效利用。为了大幅降低充填胶凝材料成本,本文以钢渣为主要原料,开发高性能低成本矿用胶结剂,研究充填料浆的流变规律,为深埋高应力和大水等难采矿体安全、高效和低成本充填奠定基础,同时也为钢渣等固废实现规模化和高附加值利用探索一条有效途径。本文开展以下研究工作:首先,针对钢渣胶凝活性低的特点,掺加矿渣、脱硫石膏及氟石膏进行激发,开展钢渣胶凝材料配比试验,获得了钢渣/氟石膏/矿渣配比为35/20/45时(SFG)充填体强度远超水泥;利用微观实验与水泥对比分析揭示了 SFG的主要水化产物,提出了双重耦合激发机理,活性成分得到充分激发,多重耦合激发还消耗了钢渣中的膨胀性物质f-CaO和f-MgO,解决了钢渣膨胀性问题,并从长期体积及强度监测实验得到了验证。然后,以福建龙岩的马坑铁矿为工程背景,开展两种钢渣基矿用胶结剂,在不同胶砂比、质量浓度及骨料变化下的适用性试验。结果表明,胶结充填体强度稳定性好,安全储备高,满足嗣后充填的多种强度需要;流动性上研究了 SFG尾砂胶结充填料浆流变参数的测量及影响规律,预测了料浆沿程阻力较小,满足工程管输要求;通过成本分析表明,SFG的单价成本仅为水泥的57.4%,年所需量仅为设计水泥的53.3%,年总成本仅为水泥的30.6%,经济效益显著。最后,分析了管输距离长及温差大情况下采矿充填料浆管输面临的新挑战,研究了料浆的屈服应力及黏度随时间的演变规律,分析了料浆配比(胶结剂掺量、矿渣替代水泥量、硫酸盐浓度、含盐量)和温度变化对流变参数时变规律的影响,为深部及高寒地区的胶结充填采矿奠定理论基础。