在有色金属的开采与冶炼过程中,会在地下留有大范围的采空区。采空区的存在会造成地压不平衡而对环境造成破坏,也威胁了工作人员的安全。同时矿石的开采与冶炼会产生诸多固体废弃物。现阶段对于此类固体废弃物的处理方式以就地掩埋与封存入库为主,这不仅占用土地面积,固体废弃物中的有害元素也会因雨水冲刷等通过地表径流渗入地下,迫切需要通过绿色采矿加强矿山环境保护和矿产资源综合利用。充填采矿技术是绿色采矿的主体支撑技术。充填胶凝材料的高强度可以稳定地压,同时其原材料来源广泛,可以选择矿区固体废弃物作为骨料或水泥替代物。固废基充填胶凝材料的开发与应用对于矿区环境治理具有重要意义。但在实际工作中,因泌水沉缩等原因充填胶凝材料通常无法接顶。因此充填接顶问题也已成为人们关注的重点。本论文制备了铜镍矿冶炼渣基充填胶凝材料与充填胶凝膨胀材料,并探究了两种材料的机械以及环境行为。本文首先探讨了砂灰比对充填胶凝材料强度的影响规律和机理,研究了砂灰比、外加剂与发泡剂对充填胶凝膨胀材料的影响,从强度与孔隙率的测试结果选取膨胀材料的最佳工艺参数,并通过成分、密度与形貌分析各条件的影响机理。优化工艺条件下制备的充填胶凝膨胀材料抗压强度可达1.43 MPa,孔隙率为65.9%,对冶炼渣的利用率为70%。所制备材料不仅有效利用了冶炼渣,其优良的膨胀效率也保证了充填接顶效率。采用新的评价方法对两种冶炼渣基胶凝材料的有害元素浸出行为进行研究,通过调节浸出液pH值,从而减少胶结剂与酸的中和反应对有害元素浸出的影响。并设置多组实验研究了多条件下充填胶凝材料与充填胶凝膨胀材料的浸出规律。结果表明,胶凝材料可以有效地固化有害元素,且受环境影响程度较小。以上研究证明,所制备胶凝材料具有良好的稳定性,有利于控制冶炼渣中有害元素对矿区环境的污染。