本文以林西矿煤矿高浓度胶结充填项目为背景,对煤矿高浓度胶结充填料浆矸石颗粒悬浮性展开了研究。针对煤矿高浓度胶结充填料浆矸石颗粒悬浮性差、容易下沉,料浆管道输送需要添加悬浮剂提高矸石颗粒可浮性这一现象,分别建立了球形矸石颗粒和立方体矸石颗粒力学模型,分析了煤矿高浓度胶结充填料浆矸石颗粒沉降规律,总结了影响矸石颗粒悬浮的关键性因素,提出了提高煤矿高浓度胶结充填料浆矸石颗粒悬浮性的两种方法,并从理论上推导出了林西矿煤矿高浓度胶结充填料浆矸石颗粒悬浮状态下料浆最小屈服应力范围。配制一系列料浆,通过流变实验分别探究了提高煤矿高浓度胶结充填料浆细粒级材料掺量和悬浮剂对矸石颗粒悬浮性的影响,估算了煤矿高浓度胶结充填料浆管道输送阻力值,总结了煤矿高浓度料浆矸石颗粒悬浮的成因及形成条件,揭示了料浆组分和悬浮剂改善高浓度料浆矸石颗粒悬浮性的特点,借助ANASYS Fluent软件模拟了林西矿充填料浆管道输送,检验了研究成果的科学性,确定了林西矿煤矿高浓度胶结充填料浆最佳配比,取得了如下的主要结论:（1）煤矿高浓度胶结充填料浆特性;煤矿高浓度胶结充填料浆属于典型的非牛顿宾汉姆体流型,具有一定的触变性。高浓度浆体内部细颗粒通过物理、化学反应形成了一定的结构,煤矿高浓度料浆在固—液转换过程中,必须首先克服浆体内部结构,料浆浓度越大,内部结构就越强,浆体内部颗粒的移动越困难。（2）矸石颗粒在煤矿高浓度胶结充填料浆中悬浮特性分析及力学模型;建立奸石颗粒球形和立方体力学模型,分析矸石颗粒在高浓度料浆中的下沉规律。认为质量分数为76.0%-80.0%的煤矿高浓度胶结充填料浆实现矸石颗粒群悬浮最小的屈服应力应该介于165.33-196.11 Pa之间。调节矸石颗粒悬浮性最为有效的手段就是改善煤矿高浓度胶结充填料浆的屈服应力和表观黏度,可以应用的途径有:①提高煤矿高浓度胶结充填料浆的屈服应力值,增加料浆的介质阻力;②增大煤矿高浓度胶结充填料浆的浆体表观黏度,减小矸石颗粒沉降速度。（3）煤矿高浓度胶结充填料浆粉煤灰和水泥掺量与矸石颗粒悬浮特性关系研究。粉煤灰、水泥掺量能够改善煤矿高浓度胶结充填料浆的流变参数。当高浓度胶结充填料浆较低时,随着粉煤灰掺量的增加,高浓度胶结充填料浆屈服应力整体表现为降低,但料浆表观黏度逐渐增高。当煤矿高浓度胶结充填料浆质量分数较高时,随着粉煤灰掺量的增加,料浆屈服应力和浆体表观黏度均增大。随着水泥掺量的增加,各浓度下的煤矿高浓度胶结充填料浆屈服应力和浆体表观黏度均增高。（4）悬浮剂掺量对煤矿高浓度胶结充填料浆料浆矸石悬浮性的影响。在煤矿高浓度胶结充填料浆中加入悬浮剂,能够提高矸石颗粒的悬浮性,悬浮剂主要是通过提高煤矿高浓度胶结充填料浆浆体表观黏度方式来改善料浆矸石颗粒悬浮性。提高料浆浆体表观黏度,增加矸石颗粒沉降时的黏滞阻力,减缓矸石颗粒的下沉速度,延长了矸石颗粒沉降的时间,从而达到改善矸石颗粒悬浮特性的目的。（5）煤矿高浓度胶结充填料浆管道输送数值模拟;比较理论计算结果和数值模拟结果,并结合流动性试验,确定林西矿煤矿高浓度胶结充填输送料浆应该使用质量分数为77.0%的R-T-2组配制,此时悬浮剂的掺量为料浆总质量的0.3%,该料浆管道输送直管阻力损失模拟值为4.7Kpa/m。数值模拟结果也表明:增加煤矿高浓度胶结充填料浆细粒级材料掺量,能够提高矸石颗粒的悬浮性,但是也导致了料浆管道输送阻力的增大,料浆管道输送输送距离受到限制。悬浮剂对煤矿高浓度胶结充填料浆屈服应力的影响不大,对料浆管道输送的改变有限。所以,通过添加悬浮剂改善矸石颗粒悬浮状态满足了煤矿充填“长距离”,“大流量”的要求。