煤炭是我国的主要能源之一,但在开采过程中带来许多经济、环境问题。利用煤炭开采中产生的煤矸石发电是变废为宝、解决污染的有效途径。但是,煤矸石燃料中灰分较高,燃烧产生的粉煤灰量相当于燃煤电厂的2倍,且其品质低于国家建材标准的三级灰标准,难以高效利用,给煤矿企业造成沉重的经济和环境负担。如果将这种劣质粉煤灰经活化处理,用于制备喷浆材料,就近用于煤矿井巷围岩与顶板的固化与支护,可以显著地降低掘进成本,解决粉煤灰堆放问题,实现循环经济。通过粒度分析、化学分析、扫描电镜和X射线衍射分析等手段研究了黄陵矸石电厂粉煤灰的理化性能。与燃煤电厂粉煤灰相比,矸石电厂粉煤灰的颗粒较粗,由大量的多孔玻璃体、不定形碳粒和少量晶体组成,球形颗粒很少,晶相主要为石英、莫来石等;化学成分主要是SiO₂、Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃,且属于低钙灰,烧失量和需水量较大,品质低劣,应用受限。通过胶砂强度实验,研究了工业级硫酸钠、生石灰、二水石膏的单掺及其复合掺加对矸石电厂粉煤灰的活化效果。结果表明,活化效果:硫酸钠>生石灰>二水石膏;且复合活化效果更好,其中,对试样早中期强度影响最大的是生石灰,硫酸钠次之,对后期强度影响最大的是硫酸钠,生石灰次之。最终确定活化剂的最佳配合比为CaO（4%）、Na₂SO₄（3%）、二水石膏（0.7%）。将活化后的矸石电厂粉煤灰用于制备煤矿井巷支护的喷浆材料,研究了沙的含泥量、胶沙比、粉煤灰掺量、质量浓度及外加剂等因素对其工作特性和抗压强度的影响规律。确定了喷浆材料质量配比为:水泥:粉煤灰:河沙:水=1:9:5:6.1,聚羧酸型减水剂1.0%,葡萄糖酸钠型缓凝剂0.05%,铝酸钠型速凝剂4.5%,硫酸钠型早强剂2.7%。新拌料浆稠度、流动度、泌水率及凝结时间等性能均符合管输要求,粘聚性和保水性较好;脱模后的试件8 h、3 d和28 d抗压强度分别能达到0.4 MPa、1 MPa和2 MPa以上,270 d强度达到5 MPa以上。因此,矸石电厂粉煤灰喷浆材料的工作特性和抗压强度均能满足矿井支护要求,且成本低、绿色环保,能带来经济、环境和社会等多方面的效益。采用旋转粘度计研究了减水剂和缓凝剂的种类和掺量对喷浆材料流变参数的影响规律。各料浆试样的剪切应力与剪切速率呈线性正相关,符合宾汉流体模型;塑性粘度随剪切速率的增大而减小,最终趋于稳定;屈服应力与塑性粘度随减水剂、缓凝剂掺量的增加而不断降低,最后趋于稳定,表明减水剂与缓凝剂在使用中均存在饱和掺量。采用FLUENT对喷浆材料的管输过程进行了数值模拟,研究了管道倍线为2.6条件下的料浆的管道入口流速对速度分布、压力分布及沿程阻力损失等参数的影响规律,并结合理论和模拟计算得出自流输送与泵送的临界流速为1.5 m/s,确定了喷浆材料采用自流输送方式是可行的。矸石电厂粉煤灰喷浆材料的应用降低了矿井掘进与支护成本,为解决矸石电厂粉煤灰的堆放与污染问题提供了可行的途径,对循环经济、生态保护和社会可持续发展具有重要意义。