煤矿胶结充填开采可大规模消纳矸石、粉煤灰等固体废弃物,同时显著控制采煤沉陷,是绿色开采的重要组成部分。但当前以矸石为骨料的充填料浆管道输送阻力损失大,多数条件下依赖泵送,设备投入高、堵管事故频发。受到流动性能优越的风积砂似膏体料浆的固料组份特性启发,提出优化固料组成以提高料浆流动性、降低管输阻力损失的思路。本文通过建立骨料颗粒悬浮态力学模型、固料静水沉降实验、料浆流动度实验、料浆流变实验等,分析了不同组合的骨料（风积砂和各粒径矸石）和粉料（粉煤灰、水泥、生石灰等）对充填料浆流动性的影响,并对输送管道管径设计方法提出优化。得出如下主要结论:（1）煤矿充填料浆常用固料物理性能测试表明,粉煤灰、水泥、生石灰等胶结料,粒径一般0.1mm以下,相对于矸石和风积砂骨料,称为“粉料”。粉料颗粒在水中形成“絮网结构”,提高了骨料颗粒的介质阻力,构成骨料的悬浮液;骨料颗粒则破坏细颗粒之间的作用力,弱化“絮网结构”。研究提出采用骨料颗粒的悬浮性作为评价充填料浆在管道中的输送状态的指标之一。（2）建立了骨料颗粒在宾汉姆体料浆中悬浮力学模型,得到骨料颗粒沉降阻力大小、沉降末速、最大不沉粒径的影响因素及表达式,并分析了料浆中球形颗粒（群）和不规则颗粒（群）的悬浮态。表明骨料颗粒越大、形状越不规则、数量越多,使其悬浮所需的料浆屈服应力越大。（3）综合固料颗粒静水沉降实验、料浆流动度实验和流变实验得出:不同粒径的矸石颗粒在料浆中呈现不同的特性,0.315mm以下细颗粒矸石呈现和水泥、粉煤灰等相似的特征,可作为粉料使用,据此开发了粗细混合纯矸石膏体（浓度80%）充填材料,为井下充填处置矸石提供了新途径;粗颗粒矸石在一定粒径下,随粒径增加而提高料浆流动性,但当粒径增加到一定数值时,料浆离析、泌水。表明矸石骨料最大粒径应与灰浆性质呈合理匹配关系方能实现最佳流动性。（4）实验结果表明,0.315mm粒径以下矸石颗粒静水沉降速度小,且与水构成的浆体均质性好、流动度较大,呈现和水泥、粉煤灰等相似的特征。因此认为0.315mm是矸石颗粒作为粉料或骨料的粒径界限。据此开发了粗细混合纯矸石膏体（浓度80%）充填材料,并通过降低矸石骨料最大粒径,提高了料浆流动性,满足泵送管道输送要求,为井下充填处置矸石提供了新途径。（5）提出“倍数法”计算单位长度弯管阻力损失方法,通过试验测得自流浆体单位长度局部损失与沿程阻力损失的倍数关系,丰富了浆体输送管径设计理论。